KR880001545B1 - 공기조화(調和) 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

공기조화(調和) 장치

제 1 도는 종래의 공기조화 장치의 냉동사이클도.

제 2 도는 본 발명에 의한 공기조화 장치의 일실시예의 냉동사이클도.

제 3 도는 일반적인 공기조화 장치에 있어 이용측 열교환기의 냉방시의 입구수은대 최적 냉매순환량과의 관계를 표시한 개념도.

제 4 도는 일반적인 공기조화 장치에 있어 이용측 열교환기의 난방시의 입구수온대 최적냉매순활량과의 관계를 표시한 개념도.

제 5 도는 본 발명의 공기조화 장치에 있어 냉방시의 최적냉매순환량대 제어기의 출력전압의 관계를 표시한 관계도.

제 6 도는 본 발명의 공기조화 장치의 냉방시에 있어 제어기의 출력전압대 열전식(熱電式)팽창변의 변개도와의 관계를 표시한 관계도.

제 7 도는 제어기의 회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 압축기 2 : 4방 절환변

3 : 비이용측 열교환기 4 : 송풍기

7 : 흡입배관 9 : 이용측 교열환기

10 : 어큐물레이터(accumulator) 21 : 제 1 역지변

22 : 제 2 역지변 23 : 제 3 열지변

24 : 제 4 역지변 30 : 제어기

30a-30c : 온도센서 40 : 열전식 팽창변

본 발명은 열전식(熱電式)팽창변으로 최적냉매순환량을 콘트롤 할 수 있게 하고, 더우기 압축기의 액(液)백크(back)와 과열운전을 방지할 수 있게 한 공기조화(調化) 장치에 관한 것이다.

종래의 이와 같은 공기조화 장치로서는 제 1 도에 표시된 것이 공지된 바 있다. 제 1 도에 있어서, 1은 압축기, 2는 4방절환변, 3은 비이용측 열교환기이다. 이 비이용측 열교환기(3)은 냉방시에 응축기로 작용하고, 난방시에는 증발기로 작용하는 것이며, 그 근방에는 송풍기(4)가 설치되어 있다. 이 송풍기(4)에 의하여 송풍하게 된 것이다. 또 5는 온도식 팽창변을 표시한 것이고, 온도겸출용의 감온통(6)은 압축기(1)의 흡입배관(7)에 설치되어 있다.

팽창변(5)의 균압관(8)도 동일하게 흡입배관(7)에 접속되어 있다. 더우기(9)는 이용측 열교환기를 표시한것이고, 냉방시에는 증발기로 작용하고 냉방시에는 응축기로 작용하는 것이다. 더우기 10은 일시적으로 냉매를 저정하였거나 앞축기(1)로 가스 냉매를 되돌리게 하는 어큐물레이터(기액분리기)를 표시한 것이다. 다음에 제 1 도의 공기조화 장치의 동작에 대하여 설명한다. 우선 냉방시에 대하여 설명한다.

제 1 도의 실선표시화살표로 냉방시의 냉매의 흐름방향을 표시한다. 압축기(1)에서 토출된 냉매가스는 4방절환변(2)를 통하여 비이용측 열교환기(3)에 흘러 송풍기(4)에 의하여 통풍되는 공기와 열교환되어 응축한다. 이 비이용측 열교환기(3)에서 열교환된 냉매가스는 제 1 역지변(21)을 통하여 온도식 열팽창변(5)에 의하여 감압되어 제 2 역지변(22)에서 이용측 열교환기(9)에 이르게 된다. 이 이용측 열교환기(9)중에 유통하는 물과 냉매는 열교환되어 물을 냉각하고, 이 물을 실내에 순환시켜 실내의 팬코일유니트(도시생략)등에 의하여 냉방을 한다.

이용측 열교환기(9)로 열교환하여 물을 냉각한 냉매는 자체로는 증발하고, 4방절환번(2), 어큐물레이터(10)을 통하여 압축기(1)에 귀환한다. 다음은 난방운전시에 대하여 설명한다.

이 난방시에는 제 1도중의 점선표시 화살표로 냉매의 흐름방향을 표시하였다. 압축기(1)에서 토출된 냉매가스는 4방절환변(2)를 통하열 이용측 열교환기(9)에 흘러 거기에서 유통하고 있는 물과 열교환된다. 이 열교환된 물은 가열되어 실내에 순환하며 실내의 팬코일유니트(도시 생략)등에 의하여 난방을 한다. 이용측 열교환(9)에서 열교환된 냉매가스는 자체로는 응축한다. 그리고 제 3의 역지변(23)을 통하여 온도식열 팽창변(5)에서 감압되어 제 4 역지변(24)에서 비이용측 열교환기(3)이 이른다. 이 비용측열교환기(3)중에서, 송풍기(4)에 의하여 송풍되는 공기와 열교환되어 증발하고, 4방절환변(2), 어큐물레이터(10)을 통하여 압축기(1)에 귀환한다.

냉매의 흐름은 상기한 바와 같으며, 또한 팽창변(5)는 압축기(1)의 흡입배관(7)의 냉매온도와 냉매압력의 포화온도와의 차(super heat)에 의하여 변개도(弁開度)가 결정되어 냉매의 흐름을 제어한다. 따라서 저압측의 조건에만 의존하고 고압측의 조건변화에 대하여서는 응답이 매우 좋지 않다.

종래의 공기조화 장치는 상기한 바와 같이 구성되어 있으므로, 예를 들어 냉방시(하절), 소나기등의 조건변화시에 비이용측 열교환기(3)가 급격하게 냉각되어 고압압력이 저하한다. 그러나, 팽창변(5)의 변개도는 일정하여 고, 저압력차가 작게되기 때문에 냉배순환량이 감소하고, 저압압력이 하강하여 능력저하를 초래하고 나아가서는 저압차단을 발생하는 경우도 있다. 또한 난방시(동절), 특히 아침기동시(운전개시때)수온이 낮기 때문에 이용측 열교환기(9)가 냉각되어 고압압력이 저하하고, 상기 냉방의 경우와 동일하게 저압을 압력강하되어 비이용측 열교환기(3)의 증발온도가 저하되고, 열교환기에 성에(霜)가 생겨 성에 제거를 빈번히 하여야만 하고, 또한 능력저하도 발생하기 때문에 수온이 상승되지 않는 결과가 된다.

본 발명은 상기 종래의 결점을 제거하기 위하여 발명된 것으로서, 외기온도와 이용측 열교환기의 피열교환매체의 입구온도를 검출하고, 이용측 열교환기의 피열교환매체의 입구온도를 연산하고, 변개도를 조절하여 최적 냉매순환량을 콘트롤하도록함과 동시에 압축기의 앱백 및 과열운정을 방지할 수 있는 공기조화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

다음에서 본 발명의 공기조화 장치의 실시예를 도면에 따라서 설명한다.

제 2 도는 본 발명의 일실시예에 있어서의 냉매회로도이고, 제 2 도에 있어서 제 1 도와 동일한 부분에는 동일부호를 부여하고 그 설명을 생략하였으며, 제 1 도와 상이한 부분에서 대하여서만 그 구성을 설명한다.

제 2 도를 제 1 도와 비교하여보면 명백하게 알 수 있는 바와 같이 제 2 도에 있어 압축기(1), 4방절환변(2), 비이용측 열교환기(3), 송풍기(4), 흡입배관(7), 이용측 열교환기(9), 어큐물레이터(10), 제1 내지 제 4의 역지변(21)-(24)는 제 1도와 동일 하다. 그러나 다음부분이 제 1도와는 상이하다. 즉 (30)은 제어기이다. 제어기(30)은 이용측 열교환기(9)의 피열교환매체 (물)의 입구(31) 및 비이용측 열교환기(3)의 피열교환매체(공기)의 입구온도를 검출하여 양측의 온도를 연산하고, 미리 설정된 소정의 출력을 발생시키며, 더우기 압축기(1)의 저부유온 또는 상부의 토출가스 온도을 검출하고 상기한 연산보다 우선하여 출력을 발생시키게 되어 있다.

제 7도는 제어회로의 상세한 블록도를 표시한 것으로, 입력회로(30d), 사전에 프로그램된 메모리회로(30e), 연산회로(30f), 출력회로(30g), 에 의하여 구성된 마이크로 컴퓨터이다.

상기 이용측 열교환기(9)에 피열교환매체입구(31)의 온도는 온도센서(30a)로 검출하여 제어기(30)에 송출하도록 되어 있다. 또 비이용측 열교환기(3)의 피열교환매체의 입구온도는 온도센서(30b)에서 검출되도록 구성되어 있다. 더우기 압축기(1)의 저부(유온부) 또는 상부(토출부)에서의 온도는 온도센서(30c)로 검출하게 되어 있으며, 이 온도센서(30b)(30c)의 검출출력도 온도센서(30a)와 마찬가지로 제어기(30)로 송출되어 제어기(30)에서 연산하여 출력하도록 되어 있다. 40은 제어기(30)의 출력에 의하여 변개도를 조정하는 열전식 팽창변이다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 공기조화 장치의 작용에 대하여 다음에서 설명하는데, 그 작용설명에 앞서서, 일반적인 최적냉매순환량(어떠한 조건에 있어서 최대능력을 발휘할 수 있는 냉매순환량)에 대하여 설명하기로 한다.

통상의 냉동싸이클에 있어서는 고압조건 및 저압조건이 결정되면 압축기능력이 결정되며, 더우기 그것과 걸맞는 열교환기가 구비되어 있으며 최적냉매순환량이 결정된다. 이러한 상태에서 고압조건 및 저압조건을 입구공기온도 및 입구수온으로 대표시키면 일반적인 경향으로 냉방시는 제 3도표시와 같으며, 난방시에는 제 4도 표시와 같게 된다.

제 3도에 있어 a-c는 가각 입구공기온도 20℃, 30℃, 40℃의 경우를 표시하고 있다. 또한 제 4도 있어 a-d 입구공기온도가 10℃, 0℃, -5℃, -10℃의 경우를 표시한 것이다.

본 발명의 공기조화 장치의 작용에 대하여서 설명한다.

제 2도에 있어서 냉방시에는 압축기(1)에서 토출된 냉매가스는 4방절환변(2)를 통하여 비이용측 열교환기(3)에서 응축되며, 열전식 팽창변(40)을 통과한 후 감압되어서 이용측 열교환기(9)에서 증발되어 4방전환변(2), 어큐뮬레이터(10)을 통하여 압축기(1)에 귀환한다. 여기서 있더 냉매순환량제어는 비이용측 열교환기(3)의 입구 공기온도(고압측 조건) 및 이용측 열교환기(9)의 입구수온(저압측조건)을 각각 온도센서(30b), (30a)로 검출하고, 제어기(30)은 냉방시는 제 3도로 대표되는 연산을 하여 최적냉미순환량을 결정하고, 제 5도에 표시한 연산후에는 소정의 출력(전압)을 열전식팽창변(40)에 보낸다. 예를 들면 제 3도의 외기온도 30℃, 입구수온 15℃의 초적냉매량 X가 주어졌다고 하면 제 5도에 표시한 바와 같이 최적냉매량 X에 대하여 열전식 팽창변(40)으로 전압Y를 인가하여 최적변개도를 유지하도록 한다.

이 제어기(30)의출력에 의하여 제 6도에 표시한 바와 같이 열전식 팽창변(40)에 소정의 변개도를 취하여 최적냉매순환량을 확보할 수 있게 한다. 또한 소나기 등 급격하게 비이용측 열교환(3)을 입구공기온도가 저하되도록 즉시 팽창변(40)의 변개도가 크게 되어 응축된 액냉매를 저압측에 흘려 주기 때문에 저압압력을 적정하게 유지할 수 있는 것이다. 다음은 난방시에 대하여 설명한다.

난방시에는 압축기(1)에서 토출된 냉매가스는 4방절환변(2)를 통과하여 이용측 열교환기(9)에서 응축되며, 열전식팽창벼니(40)을 통과한 후 감압되어 비이용측 열교환기(3)에서 증발하고, 4방절환변(2), 어큐뮬레이터(10)을 통하여 압축기(1)에 귀환된다.

냉매손환제어는 이용측 열교환기(9)의 입구수온(고압측 조건) 및 비이용측 열교회기(3)의 입구공기온도(저압측 조건)을 검출하고, 제어기(30)는 제 4도에서 대표되는 연산제어를 실시하여 최적냉매순환량에서 소정출력을 팽창변(40)에 송출한다. 그리고 팽창변(40)의 변개도 제어는 냉방시와 동하다.

따라서 상술한 바와 같이 최적냉매순환량을 확보할 수 있다. 또한 동절의 아침기동시(수온은 5℃정도)에 있어서도, 팽창변(40)의 변개도가 커져서 응축된 액냉매를 흘리기 때문에 이용측 열교환기(9)내의 전열면적이 유효하게 (응축을 위하여)이용되어, 능력 형상을 도모할 수 있는 동시에 저압압력의 이상저하를 방지하여 착상량의 감소(제상회수의 감소)도 도모할 수 있다.

또한 냉, 닌방시 공히 상기와 같이 작용하므로서 예를 들면 어떠한 원인에 의하여 압축기(1)의 유온 또는 토출가스온도가 이상하게 낮아진 경우에도 열전식팽창변(40)의개도를 조여서 냉매가 압축기(1)에 귀환되지 않게 되며, 또한 유온 또는 토출가스온도가 이상하게 높아진 경우에는 열전식팽창변(40)의 개도를 넓혀 냉매를 압축기(1)에 귀환시켜 압축기(1)의 액백 및 과열을 방지할 수 있게 되는 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명의 공기조화 장치에 의하면 냉방시에는 비이용측 열교환기의 고압측조건과 이용측 열교환기의 저압측조건을 검출함과 동시에 난방시에는 이용측 열교환기의 고압측조건과 비이용측 열교환기의 저압측조건을 감출하고, 미리 설정된 연산에 의하여 열전식 팽창변의 변개도를 조절하여 최적냉매손환량을 확보할 수 있기 때문에 냉방시의 조건급변시 및 난방시의 기동시에 있어서도 최적운전을 할 수 는 것이다. 또한 압축기의 액백 및 과열운전을 방지할 수도 있는 것이다.

Claims (2)

1. 압축기와 이용측 열교환기 및 비이용축 열교환기를 보유하는 냉동사이클에 있어서, 상기 이용측 열교환기 및 상기 비이용측 열교환기의 피열교환매치에 각 입구온도 또는 이들에 걸맞는 온도를 검출하는 센서를 보유하고, 상기 검출된 온도를 기분하여 소정의 신호를 출력하는 제어기와 상기 이용측 열교환기와 비이용측 열교환기 사이에 설치되어 상기 제어기로 부터의 출력신호에 의하여 변개도가 조절되어서 상기 냉동 사이클의 냉배순환량을 제어하는 팽창변을 구비하여서된 공기조화 장치.
2. 압축기와 이용측 열교환기 및 비이용측 열교환기를 보유하는 냉동사이클에 있어서, 개도에 따라서 상기 냉동사이클에 있어서의 냉매순환량을 조절하는 팽창변, 상기 압축기의 유온또는 토출가스냉매온도와 상기 이용측 열교환기의 피열교환기매체의 입구온도와 상기 비이용측 열교환기의 피열교환매체의 입구온도를 검출하여 상기 이용측 열교환기와 비이용측 열교환기의 피열교환매체의 입구온도를 연산하여 미리 설정된 소정의 출력에 의하여 상기 팽창변의 변개도를 제어하고, 상기 출력에 우선하여 상기 압축기의 유온 또는 토출가스 냉매온도가 소정치보다 상승할 경우에 상기 팽창변의 변개도를 넓히는 동시에, 상기 유온또는 토출가스 냉매온도가 소정치보다 강하할 경우에 변개도를 조이도록 제어하는 제어기를 구비한 공기조화 장치.

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