KR20200097127A - 오일 흐름 차단을 위한 냉매 사이클 회로를 구비하는 에어컨 시스템. - Google Patents

오일 흐름 차단을 위한 냉매 사이클 회로를 구비하는 에어컨 시스템. Download PDF

Info

Publication number
KR20200097127A
KR20200097127A KR1020190014527A KR20190014527A KR20200097127A KR 20200097127 A KR20200097127 A KR 20200097127A KR 1020190014527 A KR1020190014527 A KR 1020190014527A KR 20190014527 A KR20190014527 A KR 20190014527A KR 20200097127 A KR20200097127 A KR 20200097127A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
compressor
valve
refrigerant
pressure
control unit
Prior art date
Application number
KR1020190014527A
Other languages
English (en)
Inventor
이동규
김경록
김경훈
윤준호
임병한
진동식
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020190014527A priority Critical patent/KR20200097127A/ko
Priority to EP20154709.8A priority patent/EP3693686B1/en
Priority to US16/778,958 priority patent/US11378315B2/en
Priority to CN202010082255.2A priority patent/CN111536637B/zh
Publication of KR20200097127A publication Critical patent/KR20200097127A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0003—Exclusively-fluid systems
    • F25B41/046—
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F25B41/26—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves of fluid flow reversing valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/62—Control or safety arrangements characterised by the type of control or by internal processing, e.g. using fuzzy logic, adaptive control or estimation of values
    • F24F11/63—Electronic processing
    • F24F11/64—Electronic processing using pre-stored data
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/62—Control or safety arrangements characterised by the type of control or by internal processing, e.g. using fuzzy logic, adaptive control or estimation of values
    • F24F11/63—Electronic processing
    • F24F11/65—Electronic processing for selecting an operating mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/80—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
    • F24F11/83—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers
    • F24F11/84—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers using valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00—Compressor arrangements
    • F25B31/002—Lubrication
    • F25B31/004—Lubrication oil recirculating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F25B41/24—Arrangement of shut-off valves for disconnecting a part of the refrigerant cycle, e.g. an outdoor part
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/02—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat for separating lubricants from the refrigerant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2140/00—Control inputs relating to system states
    • F24F2140/20—Heat-exchange fluid temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/027—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
    • F25B2313/02741—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using one four-way valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/04—Refrigeration circuit bypassing means
    • F25B2400/0401—Refrigeration circuit bypassing means for the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/23—Separators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/07—Exceeding a certain pressure value in a refrigeration component or cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/16—Lubrication
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/26—Problems to be solved characterised by the startup of the refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/02—Compressor control
    • F25B2600/025—Compressor control by controlling speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/02—Compressor control
    • F25B2600/025—Compressor control by controlling speed
    • F25B2600/0253—Compressor control by controlling speed with variable speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/02—Compressor control
    • F25B2600/026—Compressor control by controlling unloaders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/02—Compressor control
    • F25B2600/026—Compressor control by controlling unloaders
    • F25B2600/0261—Compressor control by controlling unloaders external to the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2519—On-off valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/19—Pressures
    • F25B2700/193—Pressures of the compressor
    • F25B2700/1931—Discharge pressures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/19—Pressures
    • F25B2700/193—Pressures of the compressor
    • F25B2700/1933—Suction pressures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2115—Temperatures of a compressor or the drive means therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2115—Temperatures of a compressor or the drive means therefor
    • F25B2700/21152—Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the discharge side of the compressor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Abstract

에어컨 시스템을 개시한다. 본 에어컨 시스템은 압축기, 에어컨 시스템의 동작 모드에 따른 냉매의 순환 경로를 제공하기 위한 four-way 밸브, 압축기와 four-way 밸브 사이에 배치되는 차단 밸브, 차단 밸브가 폐쇄 상태가 되면, 압축기에서 배출되는 냉매를 다시 압축기로 유입시키기 위한 경로를 제공하는 순환 라인, 압축기에서 배출되는 냉매의 압력에 기초하여 차단 밸브를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

오일 흐름 차단을 위한 냉매 사이클 회로를 구비하는 에어컨 시스템. { AIR CONDITIONER SYSTEM COMPRISING REFRIGERANT CYCLE CIRCUITRY FOR OIL FLOW BLOCKING }
본 개시는 에어컨 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 압축기의 손상을 막기위해 사용되는 오일이 사이클 회로 전체로 유동하는 양을 최소화하는 에어컨 시스템에 관한 것이다.
일반적인 에어컨 시스템에 있어, 압축기의 손상을 막기 위해서는 오일이 필요하다. 다만, 압축기로부터 배출되는 냉매에 오일이 섞여서 함께 토출되는 경우가 많았다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 종래에는 압축기 토출 측에 유분리기를 설치하여 압축기로부터 배출된 냉매로부터 오일만을 분리하여 다시 회수하였다. 다만, 주변 온도가 낮은 경우, 유분리기가 냉매와 오일을 분리하는 분리 효율이 현저하게 떨어진다는 문제가 있었고, 유분리기를 거친 후 사이클 회로를 따라 순환하는 냉매에 여전히 오일이 상당량 섞여 있는 경우가 발생했다.
특히, 건물이나 공장 등의 에어컨 시스템에 있어, 냉매는 통상 300m 이상의 연결 배관을 순환하게 되는데, 만약 압축기로부터 토출된 오일이 유분리기를 거친 후에도 냉매와 함께 섞여 있는 경우, 냉매와 함께 순환하는 오일이 연결 배관을 모두 거쳐 다시 압축기로 돌아오는 시간이 길어질 수밖에 없었다.
그 결과, 압축기의 손상을 막기 위해 오일을 추가로 투입해야 했다. 그러나, 추가로 투입된 오일은 압력이 상대적으로 낮은 열교환기(증발기) 튜브 벽면에 도포되는 등 열저항을 증가시켜 에너지 효율을 감소시켰고, 오일을 추가 투입함에 따른 재료비의 상승 문제도 있었다.
본 개시는, 압축기에서 배출되는 냉매에 오일이 다량 함유된 때에는, 압축기로부터 배출된 냉매가 곧바로 열교환기 또는 실내기로 유동하지 못하도록 일단 차단하는 에어컨 시스템을 제공함에 있다.
아울러, 유분리기의 분리 효율이 좋지 않은 때에는, 압축기 및 유분리기를 거친 냉매가 곧바로 열교환기 또는 실내기로 유동하지 못하도록 일단 차단하는 에어컨 시스템을 제공함에도 본 개시의 목적이 있다.
본 개시의 에어컨 시스템은, 상술한 과정을 통해 냉매의 추가 투입 및 그에 따른 에너지 효율 저하를 최소화함에 궁극적인 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어컨 시스템은, 압축기, 상기 에어컨 시스템의 동작 모드에 따른 냉매의 순환 경로를 제공하기 위한 four-way 밸브, 상기 압축기와 상기 four-way 밸브 사이에 배치되는 차단 밸브, 상기 차단 밸브가 폐쇄 상태가 되면, 상기 압축기에서 배출되는 냉매를 다시 상기 압축기로 유입시키기 위한 경로를 제공하는 순환 라인, 상기 압축기에서 배출되는 냉매의 압력에 기초하여 상기 차단 밸브를 제어하는 제어부를 포함한다.
이때, 상기 제어부는, 상기 에어컨 시스템의 동작이 시작되면, 상기 차단 밸브를 폐쇄할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 압축기의 온도가 상기 압축기에서 배출되는 냉매의 압력에 대응되는 포화 온도보다 기설정된 값 이상 큰 경우, 상기 차단 밸브를 개방할 수 있다.
상기 에어컨 시스템은, 상기 압축기와 상기 four-way 밸브 사이에 배치되고, 상기 압축기에서 배출되어 상기 four-way 밸브로 제공되는 냉매에서 오일을 분리하는 유분리기를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 압축기의 토출 온도가 상기 압축기에서 배출되어 상기 유분리기를 통과하는 냉매의 압력에 대응되는 포화 온도보다 기설정된 값 이상 큰 경우, 상기 차단 밸브를 개방할 수 있다.
상기 에어컨 시스템은, 상기 압축기와 상기 four-way 밸브 사이에 배치되고, 상기 압축기에서 배출되어 상기 four-way 밸브로 제공되는 냉매에서 오일을 분리하는 유분리기를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 유분리기에서 배출되는 오일을 상기 압축기의 흡입구로 제공하기 위한 오일 리턴 라인의 유량이 기설정된 양 미만이고 상기 압축기의 흡입구의 압력이 기설정된 값 미만인 경우, 상기 순환 라인에 배치된 밸브를 개방할 수도 있다.
한편, 상기 제어부는, 상기 압축기의 흡입구의 압력이 기설정된 압력을 초과하면, 상기 차단 밸브를 개방할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 압축기에서 배출되는 냉매의 압력과 상기 압축기의 흡입구의 압력 간의 차이가 기설정된 값 이상인 경우, 상기 압축기의 동작 주파수를 낮출 수도 있다.
상기 에어컨 시스템은, 상기 순환 라인과 연결되어, 상기 four-way 밸브 및 상기 압축기의 흡입구와 연결된 액분리기의 외면을 감싸고, 상기 액분리기의 흡입구와 연결되는 제1 라인을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제어부는, 상기 차단 밸브가 폐쇄된 상태에서 상기 제1 라인에 배치된 밸브를 개방할 수 있다.
상기 에어컨 시스템은, 상기 순환 라인 및 상기 열교환기를 연결하는 제2 라인을 더 포함할 수도 있다. 이때, 상기 제어부는, 상기 차단 밸브가 폐쇄된 상태에서 상기 제2 라인에 배치된 밸브를 개방할 수 있다.
본 개시에 따른 에어컨 시스템은, 압축기에서 배출되는 냉매에 오일이 다량 함유된 때 및/또는 유분리기의 분리 효율이 좋지 않은 때에, 압축기(및 유분리기)를 거친 냉매가 곧바로 열교환기 또는 실내기 연결 배관으로 유동하지 못하도록 일단 차단할 수 있다.
그 결과, 본 개시의 에어컨 시스템은, 냉매의 추가 투입 및 그에 따른 에너지 효율 저하를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따라 차단 밸브를 포함하는 에어컨 시스템의 사이클 회로를 나타내는 도면,
도 2는 차단 밸브를 제어하는 조건에 대한 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 3은 차단 밸브를 제어하는 조건의 대한 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따라 에어컨 시스템이 차단 밸브를 제어하는 동작을 설명하기 위한 알고리즘,
도 5는 차단 밸브를 포함하는 에어컨 시스템의 보호 제어를 수행하는 다양한 예를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어컨 시스템의 사이클 회로를 보다 상세하게 나타내는 도면,
도 7은 차단 밸브에 의해 차단된 냉매를 액분리기의 온도 상승에 이용하는 사이클 회로의 일 예를 설명하기 위한 도면, 그리고
도 8은 차단 밸브에 의해 차단된 냉매를 열교환기의 온도 상승에 이용하는 사이클 회로의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 개시에 대하여 구체적으로 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 도면의 기재 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 용어는 본 개시의 다양한 실시 예들에서의 기능을 고려하여 일반적인 용어들을 선택하였다 하지만, 이러한 용어들은 당해 기술 분야에 종사하는 기술자의 의도나 법률적 또는 기술적 해석 및 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 일부 용어는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있다. 이러한 용어에 대해서는 본 명세서에서 정의된 의미로 해석될 수 있으며, 구체적인 용어 정의가 없으면 본 명세서의 전반적인 내용 및 당해 기술 분야의 통상적인 기술 상식을 토대로 해석될 수도 있다.
또한, 본 명세서에 첨부된 각 도면에 기재된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다. 설명 및 이해의 편의를 위해서 서로 다른 실시 예들에서도 동일한 참조번호 또는 부호를 사용하여 설명한다. 즉, 복수의 도면에서 동일한 참조 번호를 가지는 구성요소를 모두 도시되어 있다고 하더라도, 복수의 도면들이 하나의 실시 예를 의미하는 것은 아니다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에서는 구성요소들 간의 구별을 위하여 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어가 사용될 수 있다. 이러한 서수는 동일 또는 유사한 구성요소들을 서로 구별하기 위하여 사용하는 것이며 이러한 서수 사용으로 인하여 용어의 의미가 한정 해석되어서는 안 된다. 일 예로, 이러한 서수와 결합된 구성요소는 그 숫자에 의해 사용 순서나 배치 순서 등이 제한되어서는 안 된다. 필요에 따라서는, 각 서수들은 서로 교체되어 사용될 수도 있다.
본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시의 실시 예에서 "모듈", "유닛", "부(part)" 등과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하는 구성요소를 지칭하기 위한 용어이며, 이러한 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 "모듈", "유닛", "부(part)" 등은 각각이 개별적인 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 경우를 제외하고는, 적어도 하나의 모듈이나 칩으로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.
또한, 본 개시의 실시 예에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결뿐 아니라, 다른 매체를 통한 간접적인 연결의 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다는 의미는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 개시의 실시 예에서, "제1 구성, 제2 구성 및 제3 구성 중 적어도 하나"(at least one of configuration 1, configuration 2 or configuration 3)의 의미는, "오직 제1 구성", "오직 제2 구성", "오직 제3구성", "제1 구성과 제2 구성", "제2 구성과 제3 구성", "제1 구성과 제3 구성", "제1 구성과 제2 구성과 제3 구성 모두"인 경우를 모두 포함할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따라 차단 밸브를 포함하는 에어컨 시스템(100)의 사이클 회로를 나타내는 도면이다. 에어컨 시스템(100)은 가정, 건물, 공장 등 다양한 장소에 설치되어, 해당 시설 내의 온도를 조정하기 위한 시스템이다.
도 1을 참조하면, 에어컨 시스템(100)은, 냉방용 팽창 밸브(151)와 연결된 복수의 실내기(200)와 연결되는 한편, 압축기(110), four-way 밸브(120), 제어부(130), 열교환기(140), 난방용 팽창 밸브(150), 액분리기(160) 등을 포함할 수 있다. 또한, 에어컨 시스템(100)은 상술한 각 구성을 연결하기 위한 각각의 배관 라인(10, 20, 30, 40, 50, 60)을 포함할 수 있다.
한편, 비록 도 1을 통해서는 에어컨 시스템(100)이 냉방용 팽창 밸브(151) 및 실내기(200)와 별도의 구성으로 도시되었으나, 냉방용 팽창 밸브(151) 및 실내기(200)는 에어컨 시스템(100)의 일부로 구현될 수 있다.
압축기(110)는 일반적으로 기체인 냉매를 압축하기 위한 구성으로, 냉매를 압축하는 과정에서 압축기(110)의 금속 부분 등이 손상되는 상황을 방지하기 위해 압축기(110) 내부에 오일이 봉입되어 있을 수 있다.
four-way 밸브(120)는, 에어컨 시스템(100)의 동작 모드(냉방 모드, 난방 모드)에 따라 냉매의 순환 경로를 제어하기 위한 구성이다.
일 예로, four-way 밸브(120)는, 에어컨 시스템(100)이 난방 모드로 동작하는 경우, 압축기(110)로부터 배출되어 라인(10)을 통해 four-way 밸브(120)로 투입되는 냉매가 라인(20)을 통해 실내기(200) - 열교환기(140)를 순환하고 라인(30)을 통해 다시 four-way 밸브(120)로 돌아오면, 라인(40)을 통해 액분리기(160) - 압축기(110)로 순환하도록 냉매의 경로를 설정할 수 있다.
반대로, 에어컨 시스템(100)이 냉방 모드로 동작하는 경우, four way 밸브(120)는, 압축기(110)로부터 배출되어 라인(10)을 통해 four-way 밸브(120)로 투입되는 냉매가 라인(30)을 통해 열교환기(140) - 실내기(200)를 순환하고 라인(20)을 통해 다시 four-way 밸브(120)로 돌아오면, 라인(40)을 통해 액분리기(160) - 압축기(110)로 순환하도록 냉매의 경로를 설정할 수 있다.
이를 위해, four-way 밸브(120)는 내부에 판막 내지는 별도의 밸브를 포함하거나 및/또는 내부 배관 라인을 포함할 수 있다. four-way 밸브(120)의 상술한 동작은, 제어부(130)에 의해 전자적으로 제어될 수 있다. 구체적으로, 제어부(130)가 동작 모드에 대응되는 절환 신호를 four-way 밸브(120)로 전송하면, four-way 밸브(120)는 수신된 절환 신호에 대응되는 동작 모드에 따라 냉매의 경로를 제어할 수 있다.
제어부(130)는 에어컨 시스템(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(130)는 에어컨 시스템(100)에 포함되는 각 구성들을 전자적으로 제어할 수 있다.
이를 위해, 제어부(130)는 회로를 포함하거나 및/또는 적어도 하나의 소프트웨어 모듈을 포함하는 프로세서(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 프로세서는 RAM(Random Access Memory)(도시되지 않음), ROM(Read Only Memory)(도시되지 않음), CPU(central processing unit)(도시되지 않음), GPU(Graphic processing unit)(도시되지 않음) 및 시스템 버스(도시되지 않음) 등을 포함할 수 있다.
제어부(130)는 에어컨 시스템(100)의 모든 구성을 제어하는 하나의 통합된 제어 유닛일 수도 있지만, 서로 연결되어 에어컨 시스템(100)의 각 영역을 제어하는 복수 개의 제어 유닛 전체 또는 그 중 적어도 하나를 의미하는 것일 수도 있다.
제어부(130)는 압축기(110), 열교환기(140) 등 냉매의 상태를 변경시키는 구성을 제어할 수도 있지만, four way 밸브(120)를 포함하여 각 라인에 설치된 다양한 밸브들을 전자적으로 제어할 수도 있다.
열교환기(140)는 난방 모드에서 냉매의 증발기, 냉방 모드에서 냉매의 응축기로 동작하는 구성이다. 열교환기(140) 내 냉매의 상태 변화에 따라, 팬(145)에 의해 열교환기(140)를 거쳐 가는 공기와 냉매 간의 열 교환이 이루어진다.
난방용 팽창 밸브(150)는 난방 모드인 경우 액체 상태의 냉매가 증발되기 전에 냉매를 팽창시키기 위한 구성이다.
액분리기(160)는 열교환기(140) 또는 실내기(200)를 거친 냉매 중 미처 기화되지 못한 액체 상태의 냉매를 분리하여, 기체 상태의 냉매만 압축기(110)로 제공하기 위한 구성이다. 이를 위해, 액분리기(160)는 four-way 밸브(120) 및 압축기(110)의 흡입구 사이에 배치될 수 있다.
실내기(200)는 냉방 모드에서 차가운 공기, 난방 모드에서 따뜻한 공기를 제공하기 위한 구성으로, 냉방 모드에서는 냉매를 증발시키고 난방 모드에서는 냉매를 응축시킬 수 있다. 실내기(200)는 냉매와 공기 간의 열 교환을 위해 공기를 순환시키기 위한 팬 및 모터 등을 별도로 구비할 수 있다.
비록, 도 1에서는 실내기(200)가 하나의 블록만으로 표현되었으나, 실내기(200)는 건물/공장의 시설 규모에 따라 각 층 또는 각 구역마다 하나 이상 설치된 복수의 실내기 유닛을 포함할 수 있음은 물론이다. 만약, 에어컨 시스템(100)이 설치된 시설이 어느 정도 규모 이상의 건물 또는 공장 등이라면, 에어컨 시스템(100)에서 배출되어 실내기(200)를 거쳐 돌아오는 냉매의 이동 경로가 수백 미터 이상일 수 있다.
또한, 도 1을 참조하면, 본 개시의 목적을 달성하기 위한 일 실시 예에 따른 에어컨 시스템(100)은, 압축기(110)와 four-way 밸브(120) 사이에 배치되는 차단 밸브(180-1)를 포함할 수 있다. 또한, 에어컨 시스템(100)은, 압축기(110)에서 배출된 냉매를 다시 압축기(110)로 유입시키기 위한 (폐루프) 경로를 제공하는 순환 라인(60)을 포함할 수 있다.
차단 밸브(180-1)는 압축기(110)에서 배출된 냉매가 four-way 밸브(120)까지 도달하지 못하도록 차단하거나 차단하지 않을 수 있다.
차단 밸브(180-1)는 전자적으로 제어되기 위해 솔레노이드 밸브로 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(130)는 압축기(110)에서 배출되는 냉매의 압력에 기초하여 차단 밸브(180-1)를 제어할 수 있다. 다만, 제어부(130)는, 에어컨 시스템(100)의 동작이 시작되면 일단 차단 밸브(180-1)를 폐쇄할 수 있다.
제어부(130)는, 압축기(110)의 온도가 압축기(110)에서 배출되는 냉매의 압력에 대응되는 포화 온도보다 기설정된 값 이상 큰 경우, 차단 밸브(180-1)를 개방할 수 있다.
포화 온도는 해당 압력에서 냉매의 상태가 액체-기체 상태로 전환되는 온도를 의미하며, 압축기(110)의 온도가 압축기(110)에서 배출되는 냉매의 압력에 대응되는 포화 온도보다 기설정된 값 이상 큰 경우, 압축기(110)에서 냉매와 오일이 물리적으로 어느 정도 이상 분리되었다고 볼 수 있기 때문에, 제어부(130)는 차단 밸브(180-1)를 개방하여 압축기(110)에서 배출된 냉매를 four-way 밸브(120)로 보낼 수 있다.
관련하여, 도 2를 참조하면, 제어부(130)는 압력 센서(11)를 이용하여 압축기(110)에서 배출된 냉매의 압력을 식별하고, 온도 센서(12)를 이용하여 압축기(110)의 온도를 식별할 수 있다. 이 경우, 온도 센서(12)는 압축기(110)의 표면에 설치되어 압축기(110)의 온도를 센싱할 수도 있다.
예를 들어, 제어부(130)는 압축기(110)의 온도가 압축기(110)에서 배출된 냉매의 압력에 대응되는 포화온도보다 5℃ 이상 큰 경우, 차단 밸브(180-1)를 개방할 수 있다.
다만, 이는 일 예일 뿐, 각 센서의 종류, 위치 및 기설정된 값이 이에 한정되는 것이 아니다. 특히, 기설정된 값은 압축기(110)를 구성하는 재료, 압축기(110)의 두께, 각 배관의 두께나 성질 등에 의해 달리 설정될 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 에어컨 시스템(100)은, 압축기(110)와 four-way 밸브(120) 사이에 배치되는 유분리기(170)를 더 포함할 수 있다.
유분리기(170)는 압축기(110)에서 배출되어 four-way 밸브(120)로 제공되는 냉매에서 오일을 분리하는 구성이다. 유분리기(170)에서 분리된 오일은 오일 리턴 라인(70)을 통해 압축기(110)로 다시 유입될 수 있다.
이때, 제어부(130)는 압축기(110)의 토출 온도가 압축기(110)에서 배출되어 유분리기(170)를 통과하는 냉매의 압력에 대응되는 포화 온도보다 기설정된 값 이상 큰 경우, 차단 밸브(180-1)를 개방할 수도 있다.
압축기(110)에서 배출되는 냉매의 온도, 즉 토출 온도가 유분리기(170)를 압축기(110)에서 배출되는 (유분리기(170)를 통과하는) 냉매의 압력에 대응되는 포화 온도보다 기설정된 값 이상 큰 경우, 유분리기(170)의 분리 효율이 어느 정도 이상이라고 할 수 있기 때문에, 제어부(130)는 차단 밸브(180-1)를 개방할 수 있다.
관련하여, 도 3을 참조하면, 제어부(130)는 압력 센서(11)를 이용하여 압축기(110)에서 배출된 (유분리기(170)를 통과한) 냉매의 압력을 식별하고, 온도 센서(13)를 이용하여 압축기(110)의 토출 온도를 식별할 수 있다. 이 경우, 온도 센서(13)는 압축기(110)에서 토출된 냉매가 흐르는 배관의 표면에 설치되어 압축기(110)의 토출 온도를 센싱할 수도 있다.
예를 들어, 제어부(130)는 압축기(110)의 토출 온도가 압축기(110)에서 배출된 (유분리기(170)를 통과한) 냉매의 압력에 대응되는 포화온도보다 15℃ 이상 큰 경우, 차단 밸브(180-1)를 개방할 수 있다.
다만, 이는 일 예일 뿐, 각 센서의 종류, 위치 및 기설정된 값이 이에 한정되는 것이 아니다. 특히, 기설정된 값은 압축기(110)를 구성하는 재료, 압축기(110)의 두께, 각 배관의 두께나 성질 등에 의해 달리 설정될 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따라 에어컨 시스템(100)이 차단 밸브를 제어하는 동작을 설명하기 위한 알고리즘이다.
도 4를 참조하면, 에어컨 시스템(100)의 운전이 시작된 경우(S410), 제어부(130)는 먼저 난방 운전(모드)인지 여부를 식별할 수 있다.
제어부(130)는, 난방 모드가 아니라면(S420 - N) 차단 밸브(180-1)를 개방한 채로 정상 동작을 수행하지만(S470), 난방 모드라면(S420 - Y), 압축기(110) 기동과 동시에 차단 밸브를 폐쇄할 수 있다(S430). 일반적으로 주변 온도가 저온인 때에 압축기(110)에서 냉매 및 오일이 물리적으로 결합되어 있거나 또는 유분리기(170)의 효율이 떨어져 있을 가능성이 높으므로, 저온 환경에서 난방 운전을 갓 시작할 때에 차단 밸브(180-1)를 폐쇄할 필요성이 있다.
한편, 도 4의 알고리즘에서는 압축기(110) 기동과 동시에 차단 밸브를 폐쇄하였으나(S430), 압축기(110)가 기동을 시작하는 때로부터 기설정된 시간 이내에만 차단 밸브(180-1)가 폐쇄되면 충분할 수도 있다.
또한, 만약 four-way 밸브(120)가 냉매의 순환 경로를 전환하기 위한 판막을 포함하고, 냉매의 순환 경로를 난방 모드로 전환함에 있어 압축기(110)의 냉매 분출에 따라 발생하는 고압 환경을 이용해야 하는 경우라면, 역시 도 4의 S430 단계가 조금 달라질 수 있다. 이 경우, 만약 압축기(110) 기동 시작과 동시에 차단 밸브(180-1)를 차단한다면, four-way 밸브(120)가 난방 모드에 맞도록 냉매의 경로를 전환하지 못한 상태가 유지될 수 있기 때문이다.
따라서, 이 경우 제어부(120)는, 압축기(110) 기동과 동시에 차단 밸브(180-1)를 폐쇄하는 것이 아니라, 압축기(110)가 이미 기동된 상태라도, four-way 밸브(120)를 난방 모드로 전환하기 위한 절환 신호가 제어부(130)로부터 four-way 밸브(120)로 전송된 때로부터 기설정된 시간(ex. 5초)이 지난 후에야 차단 밸브(180-1)를 폐쇄할 수도 있다. 구체적으로, 제어부(130)는, four-way 밸브(120)에 절환 신호를 전송한 때로부터 제1 기설정된 시간 이후이고 압축기(110)가 기동된 때로부터 제2 기설정된 시간 이내인 때에, 차단 밸브(180-1)를 폐쇄할 수 있다.
다시 도 4의 알고리즘으로 돌아가면, 차단 밸브(180-1)를 폐쇄(S430)한 이후, 제어부(130)는 압축기(110)의 온도가 압축기(110)에서 토출된 냉매의 압력에 대응되는 포화 온도보다 5℃ 이상 큰지 식별할 수 있다.
만약 압축기(110)의 온도와 포화 온도의 차이가 5℃보다 작더라도(S440 - N), 압축기(110)의 동작으로 인해 시간이 지남에 따라 압축기(110)의 온도가 상승할 수 있다.
그리고, 압축기(110)의 온도가 포화 온도보다 5℃ 이상 큰 경우(S440 - Y), 제어부(130)는 압축기(110)의 토출 온도가 포화 온도보다 15℃ 이상 큰 지 식별할 수 있다(S450). 한편, 도 4와 달리, S440 단계 및 S450 단계 중 어느 하나만 있거나 또는 S440 및 S450 단계의 순서가 바뀔 수도 있음은 물론이다.
압축기(110)의 토출 온도가 포화 온도보다 15℃ 이상 커진 경우(S450 - Y), 제어부(130)는 차단 밸브(180-1)를 개방하고 정상 동작을 수행할 수 있다(S470). 이때, 정상 동작은, 냉매가 차단 밸브(180-1)의 방해 없이 동작 모드에 따라 에어컨 시스템(100) 및 실내기(200)의 사이클 회로를 순환하는 것을 의미한다.
한편, 상술한 실시 예들과 같이 차단 밸브(180-1)를 한동안 폐쇄하였다가 개방하는 경우, 제어부(130)는 차단 밸브(180-1)를 폐쇄함에 따라 발생될 수도 있는 문제를 방지하기 위하여 일부 보호제어를 추가적으로 수행할 수도 있다.
관련하여, 도 5는 차단 밸브(180-1)를 포함하는 에어컨 시스템(100)의 보호 제어의 다양한 예를 설명하기 위한 사이클 회로이다.
도 5를 참조하면, 제어부(130)는 유분리기(170)에서 배출되는 오일을 압축기의 흡입구로 제공하기 위한 오일 리턴 라인(70)의 유량이 기설정된 양 미만이고 압축기(110)의 흡입구의 압력이 기설정된 값 미만인 경우, 순환 라인(70)에 배치된 밸브(180-2)를 개방할 수 있다. 이는, 압축기(110)의 흡입구 측 유량 부족으로 인한 압축기(110) 손상을 방지하기 위함이다.
이 경우, 오일 리턴 라인(70)의 유량은 유분리기(170)의 출력부에 설치된 유량 센서(도시되지 않음) 또는 오일 리턴 라인(70)에 설치된 유량 센서(도시되지 않음(를 이용하여 식별할 수 있다. 또한, 압축기(110)의 흡입구의 압력은 압력 센서(51)를 이용하여 센싱할 수 있다.
일 예로, 제어부(130)는 오일 리턴 라인(70)의 유량이 부족한 상태에서, 압축기(110)의 흡입구 압력이 2.0 kgf/cm2가 되면, 밸브(180-2)를 개방할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 압축기(110)의 흡입구의 압력이 기설정된 압력을 초과하면, 차단 밸브(180-1)를 개방할 수도 있다. 이 역시 압축기(110)의 손상을 방지하기 위한 것으로, 차단 밸브(180-1)의 폐쇄에 의해 차단된 냉매가 순환 라인(60)을 통해 압축기(110)의 흡입구 측으로 돌아오는 상황이 반복된 결과 압축기(110)의 흡입구 압력이 지나치게 높아지는 것을 방지할 수 있다.
이때, 압축기(110)의 흡입구의 압력은 도 5의 압력 센서(51) 등을 통해 측정될 수 있으며, 기설정된 압력은 압축기(110)의 흡입구측(저압측)에 대한 허용 최대 압력이거나 또는 그로부터 기설정된 값만큼 작은 값일 수 있다.
또한, 제어부(130)는 압축기(110)에서 배출되는 냉매의 압력과 압축기(110)의 흡입구의 압력 간의 차이가 기설정된 값 이상인 경우, 압축기(110)의 동작 주파수를 낮출 수 있다. 이때, 압축기(110)에서 배출되는 (고압측) 냉매의 압력은 압력 센서(11)에 의해 측정될 수 있고, 압축기(110)의 흡입구(저압측) 압력은 압력 센서(51)에 의해 측정될 수 있다.
이는, 고압측과 저압측 간의 압력 차가 클수록 압축기(110) 동작에 따른 bypass 소음이 크다는 점을 고려한 것이다. 일 예로, 제어부(130)는 고압측과 저압측의 차이가 일정 값 이상이 되면(15 kgf/cm2) 압축기(110)의 동작 주파수를 낮춰 소음을 줄일 수 있다.
에어컨 시스템(100)은 상술한 세 가지 보호 제어를 반드시 동시에 적용해야 한다거나 또는 그 중 어느 하나만 이용할 수 있는 것은 아니다. 즉, 상술한 세 가지 보호 제어는 각각 독립적으로 에어컨 시스템(100)에 적용될 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어컨 시스템(100)의 사이클 회로를 보다 상세하게 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 에어컨 시스템(100)은 앞서 설명한 구성들 외에도 압력 스위치(14), IPM(Intelligent Power Module)(135), 이중관 열교환기(190), 이중관 열교환기용 팽창 밸브(195) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 구성들을 열교환기(140), 액분리기(160), 실내기(200) 등과 연결하기 위한 배관 라인들(80, 90)을 더 포함할 수 있다.
압력 스위치(14)는 압축기(110) 및 배관 라인 등을 보호하기 위한 구성으로, 압축기(110)에서 토출되는 압력이 너무 높은 경우 압력을 낮춰주고, 압력이 너무 낮은 경우 압력을 높여주기 위한 구성이다.
IPM(135)은 압축기(110), 팬(145) 등을 구동시키기 구성으로 전기 신호를 변환하기 위한 인버터를 포함할 수 있다. 도 6과 같이 열교환기(140)와 실내기(200) 사이에 배치되는 경우, 흐르는 냉매에 의해 IPM(135)의 열기가 식혀질 수 있다.
이중관 열교환기(190) 및 이중관 열교환기용 팽창 밸브(195)는 압축기(110)의 유량 및 에너지 효율을 증가시키고, 냉방 시 실내기(200)에서 실내 공기와 냉매가 교환하는 열의 양을 증가시키며, 냉방 시 냉매가 실내기(200)에 도달하기 전에 증발되어버리는 상황을 방지하는 등 다양한 목적을 위한 구성이다.
구체적으로, 배관 라인(30)을 통해 흐르는 냉매의 일부가 이중관 열교환기용 팽창 밸브(195) 쪽으로 흐른 뒤 팽창되어 저온의 냉매가 획득되고, 이중관 열교환기(190) 내에서 배관 라인(30)을 통해 흐르는 냉매와 획득된 저온의 냉매가 서로 인접하지만 구분된 별도의 관을 통해 흐른 결과 서로 간에 열 교환이 수행될 수 있다.
도 6을 참조하면, 에어컨 시스템(100)은 그 밖에도 냉매의 응축 정도 등을 확인하기 위한 온도 센서(31), 압축기(110)에 흡입되는 기체 상태의 냉매의 과열도를 산출하기 위한 온도 센서(41), 이중관 열교환기용 팽창 밸브(195)의 냉매 팽창 정도를 제어하기 위한 조건으로서 이중관 열교환기(190) 내 열 교환 정도를 식별하기 위한 온도 센서들(91, 92) 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 에어컨 시스템(100)은 배관 라인들(80, 90)을 개방/폐쇄하기 위한 밸브들(180-3, 180-4)을 추가로 구비할 수 있다.
한편, 상술한 실시 예들 외에도, 차단 밸브(180-1)에 의해 차단된 냉매를 효율적으로 사용하기 위한 추가적인 두 가지 실시 예를 이하 도 7 및 도 8을 통해 설명한다.
도 7은 차단 밸브(180-1)에 의해 차단된 냉매를 액분리기(160)의 온도 상승에 이용하는 사이클 회로의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 에어컨 시스템(100)에는 순환 라인(60)과 연결되어, 액분리기(160)의 외면을 감싸고, 액분리기(160)의 흡입구와 연결되는 제1 라인(60')이 추가로 구축될 수 있다.
이때, 제어부(130)는 차단 밸브(180-1)가 폐쇄된 상태에서 제1 라인(60')에 배치된 밸브(180-5)를 개방하여, 액분리기(160)의 온도를 상승시킬 수 있다. 그 결과, 액분리기(160) 내의 액체 상태의 냉매의 양이 줄어들게 된다. 이는 액분리기(160) 내에 액냉매가 가득 차게 되어, 오일 및 기체 냉매뿐만 아니라 액냉매까지 압축기(110)로 유입되는 상황을 방지하는데에 도움이 될 수 있다.
도 8은 차단 밸브(180-1)에 의해 차단된 냉매를 열교환기(140)의 온도 상승에 이용하는 사이클 회로의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 에어컨 시스템(100)에는 순환 라인(60) 및 열교환기(140)를 연결하는 제2 라인(60'')이 추가로 구축될 수 있다. 구체적으로는, 냉방 모드의 사이클을 기준으로 열교환기(140)의 출구 쪽에 제2 라인(60'')을 연결할 수 있다.
이때, 제어부(130)는 차단 밸브(180-1)가 폐쇄된 상태에서 제2 라인(60'')에 배치된 밸브(180-6)를 개방할 수 있다. 그 결과, 난방 모드시 압축기(110)에서 토출된 냉매가 열교환기(140)를 통해 (four-way 밸브(120) 및 액분리기(160)를 거쳐) 압축기(110)의 흡입구로 다시 돌아오는 등 순환하게 된다.
이 경우, 압축기(110)의 오일 회수율이 안정화되기 전까지 열교환기(140)의 온도가 상승하여 열교환기(140)의 잔여 서리가 제상하고, 차단 밸브(180-1) 개방 후 열교환기(140) 내부의 오일 착상이 지연될 수 있다.
한편, 이상에서 설명된 다양한 실시 예들은 소프트웨어(software), 하드웨어(hardware) 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록 매체를 통해 구현될 수 있다.
하드웨어적인 구현에 의하면, 본 개시에서 설명되는 실시 예들은 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(Programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processor), 제어기(controller), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessor), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛(unit) 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
일부의 경우에 본 명세서에서 설명되는 실시 예들이 프로세서(도시되지 않음) 자체로 구현될 수 있다. 소프트웨어적인 구현에 의하면 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시 예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상술한 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다.
한편, 상술한 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 에어컨 시스템(100)에서의 처리동작을 수행하기 위한 컴퓨터 명령어(computer instructions)는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer-readable medium)에 저장될 수 있다. 이러한 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 명령어는 특정 기기의 프로세서에 의해 실행되었을 때 상술한 다양한 실시 예에 따른 에어컨 시스템(100)의 처리 동작을 상술한 특정 기기가 수행하도록 한다.
비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
100: 에어컨 시스템 110: 압축기
120: four-way 밸브 130: 제어부
140: 열교환기 150: 난방용 팽창 밸브
151: 냉방용 팽창 밸브 160: 액분리기
170: 유분리기 180-1: 차단 밸브
200: 실내기

Claims (9)

  1. 에어컨 시스템에 있어서,
    압축기;
    상기 에어컨 시스템의 동작 모드에 따른 냉매의 순환 경로를 제공하기 위한 four-way 밸브;
    상기 압축기와 상기 four-way 밸브 사이에 배치되는 차단 밸브;
    상기 차단 밸브가 폐쇄 상태가 되면, 상기 압축기에서 배출되는 냉매를 다시 상기 압축기로 유입시키기 위한 경로를 제공하는 순환 라인; 및
    상기 압축기에서 배출되는 냉매의 압력에 기초하여 상기 차단 밸브를 제어하는 제어부;를 포함하는 에어컨 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 에어컨 시스템의 동작이 시작되면, 상기 차단 밸브를 폐쇄하는, 에어컨 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 압축기의 온도가 상기 압축기에서 배출되는 냉매의 압력에 대응되는 포화 온도보다 기설정된 값 이상 큰 경우, 상기 차단 밸브를 개방하는, 에어컨 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 압축기와 상기 four-way 밸브 사이에 배치되고, 상기 압축기에서 배출되어 상기 four-way 밸브로 제공되는 냉매에서 오일을 분리하는 유분리기;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 압축기의 토출 온도가 상기 압축기에서 배출되어 상기 유분리기를 통과하는 냉매의 압력에 대응되는 포화 온도보다 기설정된 값 이상 큰 경우, 상기 차단 밸브를 개방하는, 에어컨 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압축기와 상기 four-way 밸브 사이에 배치되고, 상기 압축기에서 배출되어 상기 four-way 밸브로 제공되는 냉매에서 오일을 분리하는 유분리기;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 유분리기에서 배출되는 오일을 상기 압축기의 흡입구로 제공하기 위한 오일 리턴 라인의 유량이 기설정된 양 미만이고 상기 압축기의 흡입구의 압력이 기설정된 값 미만인 경우, 상기 순환 라인에 배치된 밸브를 개방하는, 에어컨 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 압축기의 흡입구의 압력이 기설정된 압력을 초과하면, 상기 차단 밸브를 개방하는, 에어컨 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 압축기에서 배출되는 냉매의 압력과 상기 압축기의 흡입구의 압력 간의 차이가 기설정된 값 이상인 경우, 상기 압축기의 동작 주파수를 낮추는, 에어컨 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 순환 라인과 연결되어, 상기 four-way 밸브 및 상기 압축기의 흡입구와 연결된 액분리기의 외면을 감싸고, 상기 액분리기의 흡입구와 연결되는 제1 라인;을 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 차단 밸브가 폐쇄된 상태에서 상기 제1 라인에 배치된 밸브를 개방하는, 에어컨 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 순환 라인 및 상기 열교환기를 연결하는 제2 라인;을 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 차단 밸브가 폐쇄된 상태에서 상기 제2 라인에 배치된 밸브를 개방하는, 에어컨 시스템.
KR1020190014527A 2019-02-07 2019-02-07 오일 흐름 차단을 위한 냉매 사이클 회로를 구비하는 에어컨 시스템. KR20200097127A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190014527A KR20200097127A (ko) 2019-02-07 2019-02-07 오일 흐름 차단을 위한 냉매 사이클 회로를 구비하는 에어컨 시스템.
EP20154709.8A EP3693686B1 (en) 2019-02-07 2020-01-30 Air conditioner system including refrigerant cycle circuit for oil flow blocking
US16/778,958 US11378315B2 (en) 2019-02-07 2020-01-31 Air conditioner system including refrigerant cycle circuit for oil flow blocking
CN202010082255.2A CN111536637B (zh) 2019-02-07 2020-02-07 包括用于油流阻挡的制冷剂循环回路的空调系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190014527A KR20200097127A (ko) 2019-02-07 2019-02-07 오일 흐름 차단을 위한 냉매 사이클 회로를 구비하는 에어컨 시스템.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200097127A true KR20200097127A (ko) 2020-08-18

Family

ID=69411388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190014527A KR20200097127A (ko) 2019-02-07 2019-02-07 오일 흐름 차단을 위한 냉매 사이클 회로를 구비하는 에어컨 시스템.

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11378315B2 (ko)
EP (1) EP3693686B1 (ko)
KR (1) KR20200097127A (ko)
CN (1) CN111536637B (ko)

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4942743A (en) * 1988-11-08 1990-07-24 Charles Gregory Hot gas defrost system for refrigeration systems
US5369958A (en) * 1992-10-15 1994-12-06 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Air conditioner
JPH09159295A (ja) * 1995-12-06 1997-06-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 冷凍装置の制御装置
KR20000038556A (ko) 1998-12-08 2000-07-05 구자홍 분리형 에어컨 시스템 및 그 제어 방법
JP3361771B2 (ja) 1999-05-20 2003-01-07 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置の運転方法
JP3864956B2 (ja) 2002-03-29 2007-01-10 ダイキン工業株式会社 空気調和機
KR100590653B1 (ko) 2004-06-17 2006-06-19 모딘코리아 유한회사 에어컨의 압축기 오일 분리장치
JP3995007B2 (ja) * 2005-05-30 2007-10-24 ダイキン工業株式会社 調湿装置
DE102006017432B4 (de) * 2006-04-06 2009-05-28 Visteon Global Technologies Inc., Van Buren Innerer Wärmeübertrager mit kalibriertem wendelförmigen Rippenrohr
KR101314270B1 (ko) 2006-07-19 2013-10-02 엘지전자 주식회사 냉동 기기의 오일 분리 장치 및 그 제어 방법
JP2011510257A (ja) * 2008-01-17 2011-03-31 キャリア コーポレイション 冷媒蒸気圧縮システムの容量調整
CN201666696U (zh) 2010-02-09 2010-12-08 海信（山东）空调有限公司 空调回油系统及空调器
CN104089347B (zh) 2014-06-24 2017-04-12 广东申菱环境系统股份有限公司 一种低温风冷冷水机组及其控制方法
KR101636512B1 (ko) 2014-09-18 2016-07-06 신양에너지 주식회사 자동 오일회수 및 개폐회로를 구비한 고효율 히트펌프
EP3246637B1 (en) * 2015-01-16 2021-06-16 Mitsubishi Electric Corporation Refrigeration cycle device
CN105444448B (zh) 2015-12-23 2018-02-06 广东美的暖通设备有限公司 制冷系统及其控制方法
CN206847112U (zh) 2017-05-19 2018-01-05 西安交通大学 低制冷剂充灌量热泵装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3693686A3 (en) 2020-09-30
US20200256595A1 (en) 2020-08-13
US11378315B2 (en) 2022-07-05
CN111536637A (zh) 2020-08-14
EP3693686B1 (en) 2023-08-09
EP3693686A2 (en) 2020-08-12
CN111536637B (zh) 2022-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5575192B2 (ja) 二元冷凍装置
US11231199B2 (en) Air-conditioning apparatus with leak detection control
JP7105933B2 (ja) 冷凍装置の室外機およびそれを備える冷凍装置
US11384961B2 (en) Cooling system
JP2007255750A (ja) 冷凍装置
US20210190402A1 (en) Air-conditioning apparatus
KR20190005445A (ko) 멀티형 공기조화기
JP2007051841A (ja) 冷凍サイクル装置
CN112400088A (zh) 制冷装置和相关的操作方法
JP2017116154A (ja) 空気調和装置
KR20200097127A (ko) 오일 흐름 차단을 위한 냉매 사이클 회로를 구비하는 에어컨 시스템.
US11604022B2 (en) Cooling system with compressor bypass
WO2022239212A1 (ja) 空気調和装置、及び空気調和システム
EP3845828A1 (en) Cooling system with parallel compression using medium temperature compressors
US10408513B2 (en) Oil line control system
EP3564600B1 (en) Cooling system and operation method
KR20060069714A (ko) 공기 조화기의 압축기 토출온도 상승 억제 방법
KR102559522B1 (ko) 공기 조화 장치 및 이의 제어 방법
US20230137885A1 (en) Refrigeration cycle apparatus
US10955175B2 (en) Heating, ventilation, air-conditioning, and refrigeration system
GB2621065A (en) Heat pump device and hot water supply device
KR20220006334A (ko) 공기조화기 및 그 제어방법
KR20190000253A (ko) 히트펌프 제상 시스템 및 제상 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal