KR20070078194A - Air conditioner and the method for controlling the operation thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 일반적인 공기조화기의 냉반방 사이클을 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining a cold half cycle of a conventional general air conditioner.
도 2는 일반적인 어큐뮬레이터의 구조도.2 is a structural diagram of a typical accumulator.
도 3에는 혼합 수단이 제공된 어큐뮬레이터의 구조도.3 is a structural diagram of an accumulator provided with mixing means.
도 4는 본 발명에 따른 히트펌프형 공기조화기의 난방 사이클을 설명하기 위한 도면.4 is a view for explaining a heating cycle of the heat pump type air conditioner according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 어큐뮬레이터와 분지배관의 구조도.5 is a structural diagram of the accumulator and the branch pipe according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 전자개폐밸브의 개폐 동작을 설명하기 위한 블록도.Figure 6 is a block diagram for explaining the opening and closing operation of the solenoid valve according to the invention.
도 7은 본 발명에 따른 전자개폐밸브의 제어 방법을 설명하는 흐름도.7 is a flowchart illustrating a control method of the electromagnetic open / close valve according to the present invention.
*도면 부호에 대한 간단한 설명** Short description for the drawing symbols *
41: 분지배관 42: 전자개폐밸브41: branch piping 42: electromagnetic opening and closing valve
43, 44: 온도센서 45: 타이머43, 44: temperature sensor 45: timer
46: 제어부 410: 압축기 46: control unit 410: compressor
420: 제 1 열교환기 430: 제 2 열교환기 420: first heat exchanger 430: second heat exchanger
440: 팽창기 450: 사방변 440: Inflator 450: Four sides
460: 어큐뮬레이터 460: accumulator
본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 특히 어큐물레이터내의 오일을 압축기로 회수할 수 있는 공기조화기와 그 동작 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an air conditioner, and more particularly, to an air conditioner capable of recovering oil in an accumulator to a compressor and a method of controlling the operation thereof.
일반적으로 공기조화기는 차량이나 사무실 또는 가정 등과 같은 실내의 한 공간 또는 벽면에 설치되어 실내를 냉방하거나 난방하는 냉난방기기로서, 실외에 설치되는 실외측과 실내에 설치되는 실내측이 분리된 분리형 공기조화기와 실외측과 실내측이 일체로된 일체형 공기조화기로 크게 나누어 진다. In general, an air conditioner is a cooling / heating device that is installed in a room or a wall of a vehicle, an office, or a home, to cool or heat a room. A separate type of air conditioner that is separated from an outdoor side installed outdoors and an indoor side installed indoors The air conditioner is largely divided into an integrated air conditioner in which the outdoor unit and the indoor side are integrated.
이러한 공기조화기는 크게 압축기-응축기-팽창기-증발기로 이루어지는 구성요소를 기본적으로 포함하며, 그 작동유체인 냉매는 압축, 응축, 팽창, 증발의 변화를 계속하면서 순환하게 된다. Such an air conditioner basically includes a component consisting of a compressor, a condenser, an expander, and an evaporator, and the working fluid, the refrigerant, is circulated while continuing to change the compression, condensation, expansion, and evaporation.
보다 구체적으로 설명하면, 증발기로부터 배출되어 유입되는 저온저압의 건조포화증기상태의 냉매(저온저압 기상 냉매)는 압축기에서 단열압축되어 고온고압의 과열증기상태의 냉매(고온고압 기상 냉매)로 압축된다. More specifically, the low temperature low pressure dry saturated refrigerant (low temperature low pressure gas phase refrigerant), which is discharged from the evaporator, is adiabatically compressed in a compressor and compressed into a high temperature high pressure superheated steam refrigerant (high temperature high pressure gas phase refrigerant). .
압축기로부터 응축기로 유입된 고온,고압의 과열증기상태의 냉매(고온고압 기상 냉매)는 응축잠열을 방열시키며 고온,고압의 포화액체상태의 냉매(고온고압 액상 냉매)로 되어 팽창기로 유입된다.The high temperature and high pressure superheated steam refrigerant (high temperature and high pressure gaseous refrigerant) introduced from the compressor to the condenser dissipates the latent heat of condensation and is introduced into the expander as a high temperature and high pressure saturated liquid refrigerant (high temperature and high pressure liquid refrigerant).
고온고압의 포화액체상태의 냉매(고온고압 액상 냉매)는 팽창기에서 등엔탈피 팽창을 하여 저온저압의 액상 냉매로 변한 다음 증발기로 유입된다. The high-temperature, high-pressure saturated liquid refrigerant (high-temperature, high-pressure liquid refrigerant) is expanded into isotropic low-temperature liquid refrigerant by isenthalpy expansion in the expander and then flows into the evaporator.
팽창기로부터 증발기로 유입된 저온전압의 액상 냉매는 흡열과정으로 거쳐 저온저압의 건조포화증기상태의 냉매(저온저압 기상 냉매)로 변하며, 상기 순환 과정은 계속 반복된다.The low-temperature liquid phase refrigerant flowing into the evaporator from the expander is converted into a low-temperature low-pressure dry saturated vapor (low-temperature low-pressure gas phase refrigerant) through the endothermic process, the circulation process is repeated repeatedly.
전술한 바와 같이, 냉매에 대한 압축, 응축, 팽창, 증발의 사이클을 수행하는 공기조화기는 냉난방기기로 모두 사용할 수 있는데, 난방기기로 사용한다는 것은 응축기에 유입된 고온고압 기상 냉매가 고온고압 액상 냉매로 변하면서 주위로 방열하는 응축잠열을 이용하는 경우이고, 냉방기로 사용한다는 것은 증발기에 유입된 저온저압의 액상 냉매가 저온저압의 기상 냉매로 변하면서 주위의 열을 빼앗아가는 것을 이용하는 것이다.As described above, an air conditioner that performs compression, condensation, expansion, and evaporation cycles of a refrigerant may be used as a heating and cooling device. The use of a heating device means that the high temperature and high pressure gaseous refrigerant introduced into the condenser is a high temperature and high pressure liquid refrigerant. It is a case of using the latent heat of condensation that is radiated to the surroundings while radiating, and to use as a cooler is to take away the heat of the surroundings while the low-temperature low-pressure liquid refrigerant flowing into the evaporator is converted into a low-temperature low-pressure gaseous refrigerant.
이하, 도 1을 참조하여 공기조화기의 냉난방 사이클에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, a cooling and heating cycle of the air conditioner will be described in detail with reference to FIG. 1.
도 1은 종래의 일반적인 공기조화기의 냉반방 사이클을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining the cold half cycle of a conventional general air conditioner.
도 1에서 알 수 있듯이, 공기조화기는 압축, 응축, 팽창, 증발의 기본 동작을 수행하기 위한 압축기(110)와, 제 1 열교환기(120)와, 팽창기(140)와, 제 2 열교환기(130)를 구비하며, 기타 장치로 냉난방 선택에 따른 냉매의 순환 경로를 바꾸어주는 사방변(150: 4 way valve)과 액상 냉매를 거르기 위한 어큐물레이터(160)를 추가로 구비한다. As can be seen in Figure 1, the air conditioner is a
이하, 냉난방에 따른 동작을 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation according to the heating and cooling will be described.
먼저, 난방 동작에 대하여 설명한다. 도 1의 실선은 난방 동작시 냉매의 이 동 방향을 나타낸다. First, the heating operation will be described. The solid line of FIG. 1 shows the moving direction of the refrigerant during the heating operation.
난방 동작시, 압축기(110)는 저온저압의 기상 냉매를 압축하여 고온고압의 기상냉매로 압축 변화시킨다. 압축기(110)에서 압축된 고온고압의 기상냉매는 사방변(150)으로 유입된다. 사방변(150)으로 유입된 고온고압의 기상냉매는 밸브(153)를 통하여 제 1열교환기(120)로 안내되어 유입된다. In the heating operation, the
제 1 열교환기(120)에 유입된 고온고압의 기상냉매는 차가운 실내 공기와 접하면서 고온고압의 액상냉매로 상변화를 일으키면서 응축되고, 이때 상변화로 발생되는 잠열이 실내로 방출되면서 난방 작용을 한다. The high temperature and high pressure gaseous refrigerant introduced into the
제 1 열교환기(120)에서 응축된 고온고압의 액상 냉매는 팽창기로 유입된다. 팽창기(140)는 부하변동에 따른 적정 냉매를 제 2 열교환기(130)로 공급하여 주는 기기로, 제 1 열교환기(120)로부터 공급된 고온고압의 액상 냉매를 저온저압의 액상 냉매로 변환시킨 후 제 2 열교환기(130)로 전달한다. The high temperature and high pressure liquid refrigerant condensed in the
팽창기(140)로부터 제 2 열교환기(130)로 공급된 저온저압의 액상 냉매는 외기로부터 열을 흡수하여 저온전압의 기상 냉매로 변화되어 증발한다. The low-temperature low-pressure liquid refrigerant supplied from the
다음, 제 2 열교환기(130)에서 사방변(150)으로 공급되는 저온저압의 기상 냉매는 밸브(151)로 유입된 후, 밸브(152)를 통하여 어큐뮬레이터(160)로 공급된다.Next, the low-temperature low-pressure gas phase refrigerant supplied from the
어큐뮬레이터(160)는 제 2 열교환기(130)로부터 공급되는 냉매중에서 저온저압의 액상 냉매를 별도로 분리하여 수용하는 기기이다. 일반적으로, 액상 냉매가 직접 압축기(110)로 유입되는 경우에는 압축기 손상의 원인이 될 수 있기 때문에, 어큐뮬레이터(160)에서 액상 냉매를 분리하는 역할을 한다.The
어큐뮬레이터(160)를 통과한 저온저압의 기상 냉매는 압축기(110)로 유입되어 전술한 사이클을 따라 순환하게 된다.The low-temperature, low-pressure gas phase refrigerant passing through the
특히, 위와 같은 난방 동작이 가능한 공기조화기를 히트펌프형 공기조화기라고도 한다. In particular, the air conditioner capable of the above heating operation is also referred to as a heat pump type air conditioner.
다음, 냉방 동작에 대하여 설명한다. 도 1에서, 점선은 냉방 동작시의 냉매의 이동을 표시한다. Next, the cooling operation will be described. In FIG. 1, the dotted line indicates the movement of the refrigerant during the cooling operation.
도시된 바와 같이, 냉방 동작은 제 1 및 제 2 열교환기(120, 130)의 역할만이 뒤바뀔 뿐 전반적인 동작은 동일하다. 즉, 냉방 동작시에는 제 2 열교환기(130)가 응축기 역할을 하고, 제 1 열교환기(120)가 증발기 역할을 한다. 이를 조절하는 기기가 사방변(150)이며, 압축기(110)를 통과한 냉매는 제 2 열교환기(130)- 팽창기(140)-제 1 열교환기(120)-(어큐물레이터(160))-압축기(110)를 따라 순환하면서 응축-팽창-증발-압축되는 과정을 거치게 된다. As shown, the cooling operation reverses only the roles of the first and
난방 동작시와 마찬가지로, 어큐물레이터(160)는 제 1 열교환기(120)로부터 사방변(150)을 통하여 유입되는 냉매중에서 제 1 열교환기(120)에서 증발되지 못한 액상 냉매가 압축기(110)로 유입되는 것을 방지한다.As in the heating operation, the
이하에서는 종래의 어큐믈레이터의 구조에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the structure of a conventional accumulator will be described.
도 2에는 공기조화기에 일반적으로 사용되고 있는 어큐뮬레이터의 단면도가 도시되어 있다. 2 shows a cross-sectional view of an accumulator commonly used in air conditioners.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 어큐뮬레이터는 밀폐된 원통 형상의 용기 (201)로 이루어져 있다. 용기(201)의 상부 일측에 형성된 구멍을 통하여 용기(201) 내부로 진입하여 있는 배관(a)은 증발기 기능을 하는 열교환기로부터 유입되는 냉매를 용기내로 안내하기 위한 것이며, 용기(201)의 상부의 다른 일측에 형성된 구멍과 연결되는 배관(b)은 용기(201)내의 기상 냉매를 압축기(110)로 공급하기 위한 것이다. 상기 배관(b)의 일측에는 아래에서 설명되는 오일을 회수하기 위한 오일 회수공(202)이 형성되어 있다. As shown in Fig. 2, the conventional accumulator is composed of a sealed
상기 오일은 작동 유체인 냉매와 혼합되어 용기(201)내로 유입되는 것으로, 압축기(110)의 동작을 원활히 하기 위하여 사용되는 것이다. 따라서, 냉매와 함께 혼합되어 용기(201)로 공급된 상기 오일은 압축기로 공급되어야 하며, 상기 오일이 상기 압축기에 제대로 공급되지 않는 경우 압축기가 마모되는 현상이 발생한다.The oil is introduced into the
이상의 설명으로부터 알 수 있듯이, 어큐뮬레이터(160)를 형성하는 용기(201)의 내부에는 액상 냉매, 기상 냉매, 및 오일이 혼재되어 있음을 알 수 있다. As can be seen from the above description, it can be seen that the liquid refrigerant, the gaseous refrigerant, and the oil are mixed in the
그런데, 이러한 구조의 어큐뮬레이터는 냉난방 동작시, 특히 난방 동작시, 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.By the way, the accumulator of such a structure has the following problems in an air-conditioning operation, especially a heating operation.
난방 동작시에 외기의 온도가 소정 온도 이하이고, 압축기의 정지 시간이 소정 시간을 경과한 경우(즉, 난방 동작중 공기조화기가 일시적으로 정지한 시간이 일정 시간을 경과한 경우), 어큐뮬레이터(160) 내에서 상호 혼합되어 있던 액상 냉매, 기상 냉매, 및 오일은 비중에 따라 도 2와 같이 상호 분리되어 분포하게 된다. When the temperature of the outside air is below the predetermined temperature during the heating operation, and the stop time of the compressor has passed a predetermined time (that is, when the time when the air conditioner temporarily stops during the heating operation has elapsed a certain time), the
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 용기(201)의 하부에는 비중이 가장 큰 액상 냉매, 용기(201)의 중간부에는 오일, 그리고 용기(201)의 상부에는 비중이 가장 낮 은 기상 냉매가 상호 분리되어 분포하게 된다.That is, as shown in Figure 2, the lower portion of the
이러한 상태에서, 공기조화기가 재가동되면서 상기 압축기(150)가 동작하면, 오일 회수공(202)를 통하여 오일이 제대로 회수되지 못하는 현상이 초래된다. In this state, when the
이처럼, 오일 회수가 제대로 이루어지지 않으면, 압축기(110)로 공급되는 오일이 부족하게 되고, 그 결과 압축기(150)의 마모 및 압축 성능 저하 등의 문제가 발생한다. As such, if the oil is not properly recovered, the oil supplied to the
이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 어큐뮬레이터(160) 내의 액상 냉매, 기상 냉매, 및 오일을 상호 혼합시켜 오일을 오일 회수공(202)을 통하여 회수하여 압축기(110)로 공급하는 방식을 사용하고 있다. In order to solve this problem, conventionally, the liquid refrigerant, the gaseous refrigerant, and the oil in the
도 3에는 어큐뮬레이터(160) 내의 액상 냉매, 기상 냉매, 및 오일을 상호 혼합시키기 위한 혼합 수단이 제공된 종래 어큐뮬레이터의 일예이다. 3 is an example of a conventional accumulator provided with mixing means for intermixing liquid refrigerant, gaseous refrigerant, and oil in the
도 3에는 어큐뮬레이터(160)내의 냉매와 오일을 상호 혼합하기 위한 혼합 수단(300)이 제공된다. 3 is provided with mixing means 300 for intermixing refrigerant and oil in
혼합 수단(300)은 냉매를 저장하는 냉매저장부(301)와, 상기 냉매저장부(301)의 외부를 가열하여 냉매저장부(301)에 저장된 냉매를 고온고압으로 상변화시키는 전기히터(302)와, 냉매저장부(301)의 일측에 형성된 구멍과 상기 어큐뮬레이터(160)의 하부 일측에 형성된 구멍사이에 연결되어 상기 냉매의 이동을 가능하게 하는 연결관(303)과, 연결관(303)의 일측에 형성되어 냉매의 이동 여부를 제어하는 전자개폐밸브(304)로 이루어진다. Mixing means 300 is a
동작과 관련하여, 어큐뮬레이터(160)내의 액상 및 기상 냉매, 그리고 오일을 혼합시켜야 하는 경우, 상기 전기 히터(302)에 의하여 고온고압의 기상 냉매로 상변화된 냉매저장부(301)의 냉매는 연결관(303)을 통하여 상기 어큐뮬레이터(160)로 공급된다. 고온고압의 기상 냉매가 연결관(303)을 통하여 저온저압 상태인 어큐뮬레이터(160) 내부로 공급되면, 도 2와 같이 비중에 따라 상호 분리되어 있던 냉매와 오일이 상호 혼합된다. 따라서, 오일 회수관(202)을 통하여 오일이 회수되게 된다. In connection with the operation, when the liquid and gaseous refrigerant and the oil in the
그러나, 도 3과 같은 종래의 방식에 의하여 오일을 회수하는 경우, 혼합 수단(300)을 추가로 설치하여야 한다는 문제점이 있다. However, when the oil is recovered by the conventional method as shown in FIG. 3, there is a problem in that the mixing means 300 is additionally provided.
또한, 이러한 혼합 수단(300)을 설치하는 경우, 공기조화기의 제조 단가가 상승한다는 문제점이 추가로 발생된다. In addition, when the mixing means 300 is provided, a problem arises in that the manufacturing cost of the air conditioner increases.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 고온고압의 냉매가 압력차에 의하여 직접 어큐뮬레이터로 공급되도록 할 수 있는 공기조화기와 그 동작을 제어하는 방법을 제공하고자 한다. The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems of the prior art, and is intended to provide an air conditioner and a method of controlling the operation of the refrigerant having a high temperature and high pressure can be directly supplied to the accumulator by the pressure difference.
이를 위하여, 본 발명은 압축기의 토출배관의 일측에 분지배관을 형성하고 상기 분지배관을 어큐뮬레이터에 직접 연결하는 공기조화기를 제공하고자 한다.To this end, the present invention is to provide an air conditioner to form a branch pipe on one side of the discharge pipe of the compressor and directly connect the branch pipe to the accumulator.
본 발명에 따른 일 실시예인 공기조화기의 동작 제어 방법은 난방 동작중, 압축기의 정지시간이 일정 시간을 초과하고 어큐뮬레이터 주변의 외기 온도가 소정 온도 이하이면, 상기 어큐뮬레이터 내부에 존재하는 액상 냉매와 기상 냉매와 오일 을 혼합시키는 혼합 과정을 갖는 것을 특징으로 한다.In the air conditioner operation control method according to an embodiment of the present invention, the liquid refrigerant and the gaseous phase present inside the accumulator when the stop time of the compressor exceeds a predetermined time and the ambient air temperature around the accumulator is lower than a predetermined temperature during the heating operation. It is characterized by having a mixing process for mixing the refrigerant and oil.
본 발명에 따른 일 실시예에 있어서, 상기 혼합 과정은 일정 시간 동안 수행된 후 차단되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment according to the invention, the mixing process is characterized in that the block is performed after a predetermined time.
본 발명에 따른 일 실시예에 있어서, 상기 혼합 과정은 상기 공기조화기의 작동 유체인 냉매중에서 고온고압 상태의 냉매를 상기 어큐뮬레이터에 주입시켜 이루어지는 것을 특징으로 한다.In one embodiment according to the present invention, the mixing process is characterized in that by injecting the refrigerant of the high temperature and high pressure state of the refrigerant which is the working fluid of the air conditioner to the accumulator.
본 발명에 따른 일 실시예에 있어서, 상기 고온고압 상태의 냉매는 상기 압축기로부터 토출되는 냉매중의 일부인 것을 특징으로 한다.In one embodiment according to the invention, the refrigerant in the high temperature and high pressure state is characterized in that part of the refrigerant discharged from the compressor.
본 발명에 따른 일 실시예에 있어서, 상기 고온고압 상태의 냉매는 상기 상기 공기조화기의 응축기로부터 토출되는 냉매중의 일부인 것을 특징으로 한다.In one embodiment according to the invention, the refrigerant in the high temperature and high pressure state is characterized in that part of the refrigerant discharged from the condenser of the air conditioner.
본 발명에 따른 일 실시예에 있어서, 상기 압축기로부터 토출되는 상기 냉매의 유동을 안내하는 토출배관의 온도가 소정 온도 이상이면 상기 혼합 과정은 차단되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment according to the present invention, the mixing process is blocked if the temperature of the discharge pipe for guiding the flow of the refrigerant discharged from the compressor is a predetermined temperature or more.
본 발명에 따른 제 2 실시예인 공기조화기는 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기로부터 유입되는 냉매를 응축시키는 제 1 열교환기와, 상기 제 1 열교환기로부터 공급되는 냉매를 감압시키는 팽창기와, 상기 팽창기로부터 유입되는 냉매를 증발시키는 제 2 열교환기와, 상기 제 2 열교환기로부터 공급되는 냉매인 액상 냉매와 기상냉매를 상호 분리하여 상기 기상냉매를 상기 압축기로 공급하기 위한 어큐뮬레이터와, 상기 압축기로부터 토출되는 냉매의 유동을 안내하는 토출배관의 일측으로부터 분지하는 분지배관을 구비하며, 상기 분지배관은 상기 어큐뮬레이터 의 일측으로 삽입되도록 연장되어 있는 것을 특징으로 한다.An air conditioner according to a second embodiment of the present invention includes a compressor for compressing a refrigerant, a first heat exchanger for condensing the refrigerant flowing from the compressor, an expander for reducing the refrigerant supplied from the first heat exchanger, and A second heat exchanger for evaporating an incoming refrigerant, an accumulator for supplying the gaseous refrigerant to the compressor by separating a liquid refrigerant and a gaseous refrigerant, which are refrigerants supplied from the second heat exchanger, and a refrigerant discharged from the compressor And a branch pipe branched from one side of the discharge pipe for guiding the flow, wherein the branch pipe is extended to be inserted into one side of the accumulator.
본 발명에 따른 제 2 실시예에 있어서, 상기 분지배관의 일측에는 상기 압축기의 토출배관으로부터 토출되는 냉매중의 일부가 상기 어큐뮬레이터의 내부로 주입되는 것을 제어하는 전자개폐밸브가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.In the second embodiment according to the present invention, one side of the branch pipe is provided with an electromagnetic opening and closing valve for controlling a portion of the refrigerant discharged from the discharge pipe of the compressor is injected into the accumulator do.
본 발명에 따른 제 2 실시예에 있어서, 상기 전자개폐밸브의 동작을 제어하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.In a second embodiment according to the present invention, a control unit for controlling the operation of the electromagnetic opening and closing valve is further provided.
본 발명에 따른 제 2 실시예에 있어서, 난방 동작을 수행하는 중에, 상기 압축기의 정지시간이 일정 시간을 초과하고 상기 어큐뮬레이터 주변의 외기 온도가 소정 온도 이하이면, 상기 제어부에 의하여 상기 전자개폐밸브가 온(on)되는 것을 특징으로 한다.In the second embodiment according to the present invention, during the heating operation, when the stop time of the compressor exceeds a predetermined time and the outside air temperature around the accumulator is less than a predetermined temperature, the control valve is opened by the control unit. It is characterized in that (on).
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예인 히트펌프형 공기조화기의 난방 사이클을 설명하기 위한 도면이다. 참고로, 도 1에서 설명된 압축기(110)와, 제 1 및 제 2 열교환기(120, 130)와, 팽창기(140)와, 사방변(150)의 구조와 기능은 본 발명에서 설명되는 압축기(410)와, 제 1 및 제 2 열교환기(420, 430)와, 팽창기(440)와, 사방변(450)의 구조 및 기능과 사실상 동일하다. 그리고, 도 1과 마찬가지로, 도 4는 공기조화기의 기본 동작을 설명하기 위하여 그 구성 요소를 개략적으로 도시한 것임을 밝혀둔다. 4 is a view for explaining a heating cycle of the heat pump type air conditioner according to an embodiment of the present invention. For reference, the structure and function of the
이하에서는 도 4에 도시된 히트펌프형 공기조화기를 난방용을 사용하는 경우 에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a case in which the heat pump type air conditioner shown in FIG. 4 is used for heating will be described.
난방 동작시, 압축기(410)는 어큐뮬레이터(460)와 연결된 배관(b)을 통하여 유입되는 저온저압의 기상 냉매를 압축하여 고온고압의 기상냉매로 압축 변화시킨다. In the heating operation, the
압축기(310)에서 압축된 고온고압의 기상냉매는 사방변(450)으로 유입된다. 사방변(450)으로 유입된 고온고압의 기상냉매는 밸브(453)를 통하여 제 1열교환기(420)로 안내되어 유입된다. The high temperature and high pressure gaseous refrigerant compressed by the compressor 310 flows into the four
제 1 열교환기(420)에 유입된 고온고압의 기상냉매는 차가운 실내 공기와 접하면서 고온고압의 액상냉매로 상변화를 일으키면서 응축되고, 이때 상변화로 발생되는 잠열이 실내로 방출되면서 난방 작용을 한다. The high temperature and high pressure gaseous refrigerant introduced into the
제 1 열교환기(420)에서 응축된 고온고압의 액상 냉매는 팽창기(440)로 유입된다. 팽창기(440)는 부하변동에 따른 적정 냉매를 제 2 열교환기(430)로 공급하여 주는 기기로, 제 1 열교환기(420)로부터 공급된 고온고압의 액상 냉매를 저온저압의 액상 냉매로 변환시킨 후 제 2 열교환기(430)로 전달한다. The high temperature and high pressure liquid refrigerant condensed in the
팽창기(440)에서 제 2 열교환기(430)로 공급된 저온저압의 액상 냉매는 외기로부터 열을 흡수하여 저온저압의 기상 냉매로 변화되어 증발한다.The low temperature low pressure liquid refrigerant supplied from the
다음, 제 2 열교환기(430)에서 사방변(450)으로 공급되는 저온저압의 기상 냉매는 밸브(451)로 유입된 후, 밸브(452)를 통하여 어큐뮬레이터(460)로 공급된다. 어큐뮬레이터(460)는 제 2 열교환기(430)로부터 공급되는 액상 냉매와 기상냉매를 분리시키며, 분리된 기상 냉매는 압축기(410)로 공급되어 전술한 일련의 사 이클을 반복한다.Next, the low-temperature low-pressure gas phase refrigerant supplied from the
다음은 본 발명의 특징 중의 하나로, 압축기(401)로부터 고온고압의 기상 냉매가 토출되는 토출배관(c)의 일측에 형성된 구멍과 상기 어큐뮬레이터(460)를 구성하는 용기(601)의 하부의 일측에 형성된 구멍 사이를 연결하는 분지배관(41)이 제공된다.The following is one of the features of the present invention, a hole formed in one side of the discharge pipe (c) for discharging the high-temperature, high-pressure gas phase refrigerant from the compressor 401 and on one side of the lower part of the
상기 분지배관(41)의 길이 방향의 일측에는 상기 분지배관(41)의 개폐를 제어하는 전자개폐밸브(42)가 설치된다. 전자개폐밸브(42)의 개폐 여부는 제어부(미도시)에 의하여 이루어지며, 이에 대하여는 아래에서 설명된다. One side of the
한편, 압축기(401)의 토출배관(c)의 일측에 부착된 온도센서(43)는 토출배관(c)의 온도를 측정하기 위한 것이다. On the other hand, the
도 5에는 도 4에서 설명한 어큐뮬레이터(460)와 분지배관(41)의 상세 구성도가 도시되어 있다. FIG. 5 shows a detailed configuration diagram of the
도 5에 도시된 바와 같이, 어큐뮬레이터(460)는 밀폐된 원통 형상의 용기(601)로 이루어져 있다. 용기(601)의 상부 일측에 형성된 구멍을 통하여 용기(601) 내부로 진입하여 있는 배관(a)은 증발기 기능을 하는 열교환기로부터 유입되는 냉매를 용기(601)내로 안내하기 위한 것이다. 이때, 냉매 이외에 압축기(410)에서 사용될 오일도 같이 유입된다. As shown in FIG. 5, the
용기(601)의 상부의 다른 일측에 형성된 구멍으로 삽입되어 용기(601)의 내부에서 U자 형상으로 되어 있는 배관(b)은 용기(601)내의 기상 냉매를 압축기(410)로 공급하기 위한 것이다. 그리고, U자 형상인 배관(b)의 하부의 일측에는 용기 (601)내에 축적된 오일을 회수하기 위한 오일 회수공(602)이 형성되어 있다.The pipe b inserted into the hole formed at the other side of the upper part of the
한편, 압축기(410)의 토출배관(c)의 일측으로부터 분지된 분지배관(41)은 용기(601)의 하부 일측에 형성된 구멍을 관통하도록 연장되어 있다. 그리고, 상기 분지배관(41)의 길이 방향의 일측에는 상기 분지배관(41)의 개폐를 제어하는 전자개폐밸브(42)가 설치되어 있다. On the other hand, the
동작에 있어서, 어큐뮬레이터(460)내의 액상 및 기상 냉매 그리고 오일을 혼합하여야 하는 경우 또는 그러한 조건이 충족되는 경우, 아래에서 설명될 제어부에 의하여 전자개폐밸브(42)가 개방된다. In operation, when the liquid and gaseous refrigerants and oil in the
전자개폐밸브(42)가 개방되면, 분지배관(41)을 통하여 압축기(410)로부터 토출되는 고온고압의 기상냉매가 어큐뮬레이터(460)로 빠른 속도로 유입되어 어큐뮬레이터(460)에 있던 액상 및 기상 냉매와 오일을 상호 혼합시킨다. 이러한 혼합 과정은 자발적으로 이루어진다. 여기서, 자발적이라는 표현을 사용한 것은 고온고압의 기상 냉매가 분지배관(41)을 통하여 저온저압 상태인 어큐뮬레이터(460) 내부로 주입되는 현상은 압력차에 의하여 일어나는 현상이기 때문이다. 이러한 압력차에 의하여 고온고압의 기상 냉매가 어큐뮬레이터(460) 내부로 빠른 속도로 주입되면 어큐뮬레이터(460) 내부에서 비중에 따라 상호 분리되어 있던 액상 냉매, 오일, 기상 냉매가 서로 혼합되게 된다. When the electromagnetic opening and closing
이러한 혼합 과정이 이루어지면, 어큐뮬레이터(460)의 중간 위치에 머물러 있던 오일이 어큐뮬레이터(460)의 하부로 이동하게 되고, 그 결과 오일 회수관(602)을 통한 오일의 회수가 가능해진다. 상기 전자개폐밸브(42)의 개폐 조건 및 오일 혼합 과정은 아래에서 구체적으로 설명될 것이다. When the mixing process is performed, the oil remaining in the intermediate position of the
도 6에는 도 4 및 도 5에서 설명한 전자개폐밸브(42)의 개폐 동작을 설명하기 위한 블록도가 도시되어 있다. FIG. 6 is a block diagram illustrating the opening and closing operation of the electromagnetic opening and closing
도 6에서, 온도센서(43)는 압축기(410)의 토출배관(c) 일측에 부착되어 토출배관(c)의 온도를 측정하며, 온도센서(44)는 공기조화기의 소정 위치에 설치되어 외기의 온도를 측정하며, 타이머(45)는 전자개폐밸브(42)의 개폐 시간을 측정한다. 6, the
제어부(46)는 온도센서(43, 44) 및 타이머(45)로부터 전송되는 정보를 이용하여 전자개페밸브(42)의 동작을 제어하는 기능을 한다.The
도 7은 상기 전자개폐밸브(42)를 제어하는 방법을 설명하는 흐름도이다. 7 is a flowchart for explaining a method of controlling the electromagnetic open /
처음, 도 4에서 설명한 본 발명에 따른 히트펌프형 공기조화기에 의하여 난방 동작이 시작된다(S710 단계)First, the heating operation is started by the heat pump type air conditioner according to the present invention described in FIG. 4 (step S710).
난방 동작이 시작되면, 압축기(410)는 어큐뮬레이터(460)으로부터 공급된 저온저압의 기상 냉매를 압축시킨 후, 사방변(450)을 거쳐 제 1 열교환기(420)로 공급한다. When the heating operation is started, the
제 1 열교환기(420)에서는 공급된 냉매를 응축하여 고온고압의 액상 냉매로 변환시켜 팽창기(440)로 공급한다. In the
팽창기(440)에서는 고온고압의 액상 냉매를 저온저압의 액상 냉매로 변환시켜 제 2 열교환기(430)로 공급한다.The
제 2 열교환기(430)로 공급된 저온저압의 액상 냉매는 외기와 열교환된 후 저온저압의 기상 냉매로 변환되어 사방변(450)으로 공급된다.The low temperature low pressure liquid refrigerant supplied to the
사방변(450)으로 공급된 냉매는 어큐뮬레이터(460)를 거쳐 압축기(410)로 공급되면서 상기 일련의 사이클을 반복하게 된다. The refrigerant supplied to the four
위와 같은 사이클에 따른 난방 동작에 의하여 목표로 하는 난방 온도에 도달하면, 공기조화기는 일정 시간 동작을 중지한 다음, 실내의 온도가 소정 온도 이하로 내려가면 다시 재가동하는 방식으로 난방 동작을 수행하게 된다. When the target heating temperature is reached by the heating operation according to the cycle as described above, the air conditioner stops the operation for a predetermined time, and then performs the heating operation by restarting when the indoor temperature drops below the predetermined temperature. .
즉, 난방 동작시, 공기조화기는 항상 동작을 하는 것이 아니라 일정 시간 동작, 일정 시간 동작 정지를 반복하면서 난방 동작을 수행한다. That is, during the heating operation, the air conditioner does not always operate, but performs the heating operation while repeating the operation for a predetermined time and stopping the operation for a predetermined time.
다음, 상기와 같이 과정을 거치면서 공기조화기가 동작하면, 제어부(46)는 상기 공기조화기의 동작이 냉방 동작인지 난방동작인지 여부를 기본적으로 판단한다(S720 단계). Next, when the air conditioner operates as described above, the
상기 S720 단계에서의 판단 결과, 냉방 동작인 경우, 제어부(46)는 오프 상태인 전자개폐밸브(42)의 현 상태를 유지한다(S780 단계). As a result of the determination in step S720, in the case of the cooling operation, the
반면에, 상기 S720 단계에서의 판단 결과, 난방 동작인 경우, 제어부(46)는 압축기(410)의 정지 시간이 소정 시간 경과하였는지 여부를 추가로 판단한다(S730 단계). 이때, 압축기(410)의 정지 시간이 소정 시간 경과하였는지 여부는 타이머(45)에 의하여 판단된다. 여기서, 압축기(410)의 정지 시간이 소정 시간 경과하였는지 여부를 판단하는 이유는 난방 동작중 공기 조화기의 동작이 일시 정지되어 있는 상태가 너무 오래 지속되면 어큐뮬레이터(460) 내부의 액상 및 기상 냉매 그리고 오일이 비중에 따라 분리되기 때문이다. 따라서, 상기 소정 시간은 어큐뮬레이터(460) 내부의 액상 및 기상 냉매 그리고 오일이 비중에 따라 분리되는 최소 시 간을 의미한다. On the other hand, as a result of the determination in step S720, in the case of the heating operation, the
상기 S730 단계에서의 판단 결과, 압축기(410)의 정지 시간이 소정 시간을 경과하지 않은 경우, 제어부(46)는 오프 상태인 전자개폐밸브(42)의 현 상태를 유지한다(S780 단계). 즉, 압축기(410)의 정지 시간이 소정 시간을 경과하지 않은 경우에 전자개폐밸브(42)를 오프(off) 상태로 유지하는 이유는 어큐뮬레이터(460) 내부의 액상 및 기상 냉매 그리고 오일을 혼합하지 않아도 동작상 큰 무리가 없다고 판단하기 때문이다. As a result of the determination in step S730, when the stop time of the
반면에, 상기 S730 단계에서의 판단 결과, 압축기(410)의 정지 시간이 소정 시간을 경과한 경우, 제어부(46)는 온도센서(44)에 의하여 측정된 외기의 온도가 소정 온도 이하인지 여부를 판단한다(S740 단계). 여기서, 외기의 온도란 어큐뮬레이터(460)의 주위 온도를 의미한다. On the other hand, as a result of the determination in step S730, when the stop time of the
상기 S740 단계에서의 판단 결과, 외기의 온도가 소정 온도보다 높은 경우, 제어부(46)는 오프 상태인 전자개폐밸브(42)의 현 상태를 유지한다(S780 단계).As a result of the determination in step S740, when the temperature of the outside air is higher than the predetermined temperature, the
반면에, 상기 S740 단계에서의 판단 결과, 외기의 온도가 소정 온도보다 낮은 경우, 제어부(46)는 전자개폐밸브(42)를 온(on)시킨다(S750 단계). 왜냐하면, 외기의 온도가 소정 온도 이하이면, 어큐뮬레이터(460)내의 액상 및 기상 냉매 그리고 오일이 짧은 시간내에 비중에 따라 분리되었다고 판단하기 때문이다. On the other hand, as a result of the determination in step S740, when the temperature of the outside air is lower than the predetermined temperature, the
상기 전자개폐밸브(42)가 온(on)되면, 압축기(410)의 토출배관(c)을 통하여 토출되는 고온고압의 기상냉매가 분지배관(41)을 통하여 어큐뮬레이터(460)로 강하게 주입된다. 따라서, 어큐뮬레이터(460) 내부에서 비중에 따라 액상 냉매, 오일, 및 기상 냉매로 분리되어 있던 냉매와 오일은 분지배관(41)을 통하여 주입되는 고온고압의 기상냉매에 의하여 혼합된다. 그 결과, 오일 회수관(602)를 통한 오일 회수가 가능해 지고, 회수된 오일은 압축기(410)와 연결된 배관(b)을 통하여 압축기(410)로 주입되기 시작한다.When the
다음, 제어부(46)는 타이머(45)를 이용하여 상기 전자개폐밸브(42)의 온(on) 시간이 소정 시간(예컨대, 약 3분정도) 경과하였는지 여부를 판단한다(S760 단계). 이와 동시에, 압출기(410)의 토출배관(c)의 일측에 부착된 온도센서(43)를 이용하여 토출배관(c)의 온도가 소정 온도 이상인지 여부를 판단한다(S760 단계). Next, the
상기 S760 단계에서의 판단 결과, 상기 전자개폐밸브(42)의 온(on) 시간이 소정 시간(예컨대, 약 3분정도) 경과하였거나, 토출배관(c)의 온도가 소정 온도 이상인 경우, 제어부(46)는 전자개폐밸브(42)를 오프(off)시킨다. 상기 전자개폐밸브(42)의 온(on) 시간이 소정 시간(예컨대, 약 3분정도) 경과하였거나, 토출배관(c)의 온도가 소정 온도 이상인 경우, 제어부(46)의 전자개폐밸브(42)를 오프(off)시키는 이유는 상기 조건하에서는 어큐뮬레이터(460) 내에서 오일이 충분히 혼합되었다고 판단하기 때문이다. As a result of the determination in step S760, when the on time of the electromagnetic opening and closing
반면에, 상기 S760 단계에서의 판단 결과, 상기 전자개폐밸브(42)의 온(on) 시간이 소정 시간(예컨대, 약 3분정도) 경과하지 않았고, 토출배관(c)의 온도도 소정 온도 이하인 경우에는 상기 S750 단계로 회귀한다. 이렇게 하는 이유는 어큐뮬레이터(460) 내에서 오일을 충분히 혼합시키기 위함이다. On the other hand, as a result of the determination in step S760, the on time of the
이상에서 설명한 어큐뮬레이터(460) 내부의 오일 혼합 방식은 본 발명의 기 술적 사상을 구현하기 위한 일예에 불과한다.The oil mixing method inside the
즉, 본 발명의 일예에서는 어큐뮬레이터(460) 내부의 오일을 혼합하기 위하여 압축기(410)으로부터 토출되는 냉매인 고온고압의 기상 냉매의 일부를 분지배관(41)을 통하여 어큐뮬레이터(460) 내부로 강하게 주입하는 방식을 설명하였으나, 본 발명의 기술은 공기조화기의 작동 냉매중 고온고압의 냉매를 어큐뮬레이터(460)에 주입하는 모든 방식을 포함한다. That is, in one embodiment of the present invention, a portion of the high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant, which is a refrigerant discharged from the
따라서, 사방변(450)의 밸브(453)를 통과하여 제 1 열교환기(420)로 공급되는 고온고압의 냉매를 어큐뮬레이터(460)로 주입하는 방식을 채택할 수도 있으며, 필요에 따라서는 제 1 열교환기(420)로부터 토출되는 고온고압의 냉매를 어큐뮬레이터(460)로 주입하는 방식을 채택할 수도 있다. Therefore, a method of injecting the high temperature and high pressure refrigerant supplied to the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 공기조화기의 작동 냉매중 고온고압의 냉매를 직접 어큐뮬레이터에 주입하여 어큐뮬레이터 내부의 오일을 회수하는 방식을 채택하고 있다.As described above, in the present invention, a method of recovering oil in the accumulator by directly injecting a high temperature and high pressure refrigerant in the operating refrigerant of the air conditioner into the accumulator.
따라서, 본 발명의 경우, 종래와 같은 별도의 혼합 수단의 추가가 불필요하다는 이점이 있고, 공기조화기의 제조 단가를 낮출수 있다는 경제적 장점이 있다.Therefore, in the case of the present invention, there is an advantage that it is unnecessary to add a separate mixing means as in the prior art, there is an economic advantage that can lower the manufacturing cost of the air conditioner.
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-
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