KR101227477B1 - 용량 가변형 응축기가 구비된 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실내 공기를 냉 난방시키는 공기조화기에 관한 것으로, 응축기의 임계 용량을 증발기의 사용 용량에 따라 조절하여 사용할 수 있는 용량 가변형 응축기가 구비된 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

본 발명은, 서로 다른 임계용량이나 동일한 임계용량을 가지는 복수개의 증발기; 상기 증발기를 통해 공급되는 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 공급되는 냉매 용량에 따라 가변 용량으로 냉매를 응축시키는 복수개의 응축기; 상기 응축기에서 공급되는 냉매를 단열 팽창시켜 증발기에 공급하는 팽창밸브; 를 포함하여 구비되는 것을 특징으로 한다.

공기조화기, 응축기, 복수개, 부하량.

Description

용량 가변형 응축기가 구비된 공기조화기 및 그 제어방법{AIR CONDITIONER HAVING VOLUME VARIABLENESS TYPE CONDENSER AND METHOD OF CONTROL THEREOF}

도 1은 종래 공기조화기를 보인 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 용량 가변형 응축기가 구비된 공기조화기의 개략도이다.

도 3은 본 발명에 다른 용량 가변형 응축기가 구비된 공기조화기의 제어방법이 이루어지는 과정을 보인 순서도.

도 4는 본 발명에 따른 용량 가변형 응축기가 구비된 공기조화기의 다른 실시예를 보인 개략도.

<도면 각 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 증발기 20: 압축기

30: 응축기 34: 냉매유입제어밸브

35: 분지관 37: 응축튜브

40: 압력센서 50: 온도센서

본 발명은 실내 공기를 냉 난방시키는 공기조화기에 관한 것으로, 응축기의 임계 용량을 증발기의 사용 용량에 따라 조절하여 사용할 수 있는 용량 가변형 응축기가 구비된 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기는 압축기와 열교환기를 갖추고 냉매를 유동시켜 주거공간, 식당, 도서관, 또는 사무실 등과 같은 실내 공간을 냉방 또는 난방시키는 장치이다.

이와 같은 공기조화기는 최근 하나의 실외기에 다수개의 실내기를 연결 설치하여 사용할 수 있는 멀티형태로 제안되고 있다.

이하, 종래의 공기조화기를 도 1을 참조하여 설명한다. 여기서, 도 1은 종래 기술에 따른 공기조화기의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 공기조화기는 냉매를 압축하여 토출하는 압축기(1), 상기 압축기(1)에서 토출되는 냉매를 응축시켜 외부 공기와 열교환하는 응축기(2), 응축기(2)에서 배출되는 냉매를 팽창시키는 팽창장치(3), 그리고 팽창장치(3)에서 팽창된 냉매를 증발시켜 외부와 열교환하는 증발기(4)를 포함하여 구성된다.

즉, 압축기(1)에서 고압으로 토출되는 냉매는 응축기(2)로 유입되어 응축기(2)에서 응축되면서 외부 공기와 열교환을 한 후 팽창장치(3)로 유입된다.

그리고, 팽창장치(3)로 유입된 냉매는 팽창장치(3)에서 저압의 상태로 단열 팽창된 후 증발기(4)로 유입된다.

다음으로, 증발기(4)로 유입된 냉매는 증발기(4)에서 외부 열을 흡수하면서 증발된 후 압축기(1)로 흡입된다.

이때, 응축기(2)는 증발기(4)의 부하를 감당할 수 있도록 충분한 크기를 유지하도록 설계되며, 증발기(4)의 냉방수요가 줄면 응축기(2)는 고압이 낮추어지거나 때로는 풍량을 낮추어서 적정 냉동공조 사이클을 형성하게 된다.

반대로 증발기(4)의 냉방수요가 늘면 고압이 올라가거나 풍량을 높여서 대응하게 된다.

즉, 증발기(4)의 부하에 따라 응축기(2)가 대응하여 작동되는 것이다.

이와 같은 과정을 통해 냉매의 순환 또는 역순환을 이용하여 종래의 공기조화기는 실내 공간을 냉방시키거나 난방시키게 된다.

그러나, 종래의 공기조화기 중에서 열교환기인 응축기(2)의 경우 건물 등에 설치된 증발기(4)들의 임계용량에 대응하도록 설치되지만, 증발기(4)의 냉방수요가 줄면 고압이 낮아지고 과냉도(응축기 출구에서의 냉매온도)의 부족으로 인해 팽창장치 이전에서 팽창이 발생될 수 있게 된다.

그러므로, 냉동 사이클을 순환하는 냉매 유량이 매우 적어져 냉방약이 발생하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 응축기의 임계 용량을 증발기의 사용 용량에 따라 조절하여 사용할 수 있는 용량 가변형 응축기가 구비된 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은, 용량 가변형 응축기를 분할 구성하고 응축기 출구측 에 온도 센서를 설치하여 증발기의 사용 용량에 따라 응축기의 임계 용량을 제어함으로써, 냉난방 사이클을 순환하는 냉매 유량을 가변시켜 열효율 증대를 기대할 수 있도록 하는데 있다.

이와 같은 목적을 효과적으로 달성하기 위해 본 발명은, 서로 다른 임계용량이나 동일한 임계용량을 가지는 복수개의 증발기; 상기 증발기를 통해 공급되는 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 공급되는 냉매 용량에 따라 가변 용량으로 냉매를 응축시키는 복수개의 응축기; 상기 응축기에서 공급되는 냉매를 단열 팽창시켜 증발기에 공급하는 팽창밸브; 를 포함하여 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 복수개의 응축기는 입구측과 출구측에 각각 연결 설치된 적어도 하나의 응축튜브가 구비된 분지관을 포함하며, 상기 응축기는 입구측 분지관에 냉매유입제어밸브가 설치되며, 관로상에 설치된 압력센서와 온도센서에서 감지된 냉매의 압력과 과냉도를 감지하는 온도센서의 온도 신호에 따라 제어부가 냉매유입제어밸브를 개폐시켜 압축기로부터 공급되는 냉매량에 대응하여 가변 작동되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 공기조화기의 제어방법은 서로 다른 임계용량이나 동일한 임계용량으로 이루어진 증발기를 통해 실내를 냉 난방시키는 냉매 증발단계; 상기 냉매 증발단계를 통해 공급되는 냉매를 압축기를 통해 고온 고압으로 압축시키는 냉매압축단계; 상기 냉매압축단계를 통해 공급되는 냉매의 압력과 응축기를 통과한 냉매의 과냉도를 압력센서와 온도센서로 감지하여 제어부로 해당 정보를 송신하게 되고, 정보를 수신받은 제어부는 설정된 냉매용량 및 과냉각도에 따라 분지관에 설치된 냉매유입제어밸브를 제어하는 응축기제어단계; 상기 응축기제어단계를 통해 공급되는 냉매를 단열 팽창시켜 다시 증발기에 냉매를 공급하는 냉매팽창단계; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 용량 가변형 응축기가 구비된 공기조화기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 용량 가변형 응축기가 구비된 공기조화기의 개략도이며, 도 3은 본 발명에 다른 용량 가변형 응축기가 구비된 공기조화기의 제어방법이 이루어지는 과정을 보인 순서도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 용량 가변형 응축기가 구비된 공기조화기 및 그 제어방법은 증발기(10)가 작동되는 냉매 용량에 따라 응축기(30)가 대응하여 작동되도록 구성된 것이다.

즉, 본 발명의 공기조화기는 복수개의 증발기(10)에서 공급되는 냉매가 압축기를 통과하면서 압축된 후 복수개의 응축기(30)에서 증발기(10)의 냉매 용량과 대응하는 가변 용량을 가지도록 구성된다.

복수개의 증발기(10)는 서로 다른 임계용량이나 동일한 임계용량으로 이루어져 실내 적재적소에 설치된다.

이와 같은 복수개의 증발기(10)에는 압축기(20)가 연결되어 증발기(10)에서 공급되는 냉매를 고온 고압으로 압축시키게 된다.

압축기(20)는 증발기(10)의 임계용량에 충분히 대응할 수 있는 것이 설치되며, 증발기(10)의 용량에 따라 가변되거나 가변되지 않는 것 모두 사용될 수 있다.

이후, 압축기(20)를 통해 냉매가 압축되면 압축된 냉매는 복수개의 응축기(30)에 공급된다. 복수개의 응축기(30)는 전체 임계용량이 증발기(10)의 임계용량과 동일하거나 보다 큰 것이 구비되어 증발기(10)를 통한 부하용량에 충분히 대응하게 된다.

이때, 압축기(20)와 복수개의 응축기(30) 사이에는 관로상에 압력센서(40)가 설치된다. 압력센서(40)는 압축기(20)를 통해 공급되는 냉매의 압축된 정도를 감지하게 된다.

압축기(20)와 연결되는 복수개의 응축기(30)는 적어도 두개 이상 구비되며, 복수개의 응축튜브(37)를 가지는 분지관(35)을 통해 서로 각각 연결된다.

그리고 분지관(35)에는 냉매유입제어밸브(34)가 설치되어 응축기(30)로 공급되는 압축된 냉매의 유입을 차단과 공급시키게 된다.

냉매유입제어밸브(34)는 압력센서(40)와 온도센서(50)를 통해 냉매의 압력과 온도가 감지되어 응축기(30) 각각의 임계용량이 초과되거나 부족할 경우에 따라 작동되며, 솔레노이드 밸브, 또는 바이패스 밸브가 바람직하게 사용될 수 있다.

온도센서(50)는 과냉도(응축기를 통과한 냉매의 온도)를 감지하기 위한 것으로, 응축기(30) 출구측 분지관(35)과 인접한 위치에 설치된다.

즉, 복수개의 응축기(30)는 분지관(35)이 각각의 응축기(30) 입구측과 출구측에 설치되며, 냉매가 응축기(30)로 유입될 때의 압력을 압력센서(40)로 감지하고 냉매가 응축기(30)를 통과한 후 온도를 온도센서(40)로 감지하여 응축기(30)의 설정된 압력이나 온도에 대응하지 못할 경우, 예를 들어 응축기(30)로 유입되는 냉매의 온도가 너무 높고 응축기(30)를 통과한 냉매의 온도가 너무 높게 되면, 응축기(30)의 용량을 초과하는 상태가 되는 것임으로 제어부(미도시)가 냉매유입제어밸브(34)를 열어 응축기(30)의 작동을 통해 냉매의 압력과 온도를 일정하게 유지시키게 되는 것이다.

이와 반대로 응축기(30)로 유입되는 냉매의 온도가 너무 낮고 응축기(30)를 통과한 냉매의 온도가 너무 낮을 경우에는 증발기(10)를 가동하는 양이 적은 것임으로, 제어부가 냉매유입제어밸브(34)를 닫아 개방되어 있는 응축기(30)를 통해서만 냉매의 응축이 이루어지도록 하는 것이다.

이후, 응축된 냉매는 팽창밸브(40)를 통해 단열 팽창되어 다시 증발기(10)에 냉매를 공급하게 된다.

이와 같이 증발기(10)의 부하량에 따라 응축기(30)의 작동을 최소화된 상태로 유지시키게 되면, 고압 상승을 통해 냉방 저부하에 따른 적정한 과냉 확보가 가능하여 팽창밸브(40) 이전에 발생되던 냉매의 상변화를 방지할 수 있게 됨으로써, 냉방능력을 증대시킬 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 용량 가변형 응축기가 구비된 공기조화기의 제어방법은 전술한 공기조화기의 장치들을 이용하여 냉매의 흐름에 따라 이루어지며, 실내에 설치되는 증발기(10)의 작동으로부터 시작된다.

즉, 본 발명의 공기조화기 제어방법은 서로 다른 임계용량이나 동일한 임계 용량으로 이루어진 증발기(10)를 통해 실내를 냉 난방시키는 냉매 증발단계(S1)로부터 공급되는 냉매를 압축기(30)에서 고온 고압으로 압축시키는 냉매압축단계(S2)에 이르게 되고, 냉매압축단계(S2)를 거친 냉매의 압력과 응축기(30)를 통과한 냉매의 과냉도를 압력센서(40)와 온도센서(50)에서 감지하여 제어부로 해당 정보를 송신하게 되고, 정보를 수신받은 제어부는 설정된 냉매용량 및 과냉각도에 따라 분지관(35)에 설치된 냉매유입제어밸브(34)를 제어함으로써, 응축기제어단계(S3)가 이루어지게 된다.

응축기제어단계(S3)가 이루어진 후에는 응축기(30)에서 공급되는 냉매가 단열 팽창되는 냉매팽창단계(S4)가 진행되며, 냉매팽창단계(S4)가 이루어진 후에는 다시 증발기(10)에 저온 저압의 냉매를 공급하여 냉매 압축단계(S1)가 진행되는 사이클을 반복하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 공기조화기의 응축기는 도 4에 도시된 바와 같이, 분지관(35)과 연결된 복수개의 응축튜브(37)를 여러 번 밴딩시킨 후 설치하게 되면, 응축기(30)를 복수개로 구성하지 않고도 응축기(30)를 효율적으로 작동시킬 수 있다.

다시말해, 응축튜브(37)가 여러 번 밴딩된 상태에서 응축기(30) 내부에 설치되면 압축된 냉매가 응축기(30)를 지나는 시간과 거리가 증가하게 됨에 따라, 응축기(30)를 통한 냉매의 냉각이 보다 용이하게 이루어질 수 있으며, 냉매유입제어밸브(34)를 통한 냉매 유입 제어로 하나의 응축기(30)에서 복수개의 응축기(30)가 구비된 것과 같은 응축효과를 가질 수 있게 된다.

이렇게 응축튜브(37)를 응축기(30) 내부에 구성하게 되면, 압력센서(40) 및 온도센서(50)가 구비되지 않더라도 사용이 가능하여 제조 원가를 절약할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 공기조화기의 제어방법을 통해 증발기(10)에서부터 이루어지는 냉매의 용량에 따라 응축기(30)의 가변 용량이 결정됨으로써, 효율적인 냉 난방 사이클이 가능하게 된다.

본 발명에 따른 용량 가변형 응축기가 구비된 공기조화기 및 그 제어방법은 응축기의 임계 용량을 증발기의 사용 용량에 따라 조절하여 사용할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명에서는 응축기의 임계용량을 가변시키기 위해 응축기를 분할 구성하고 응축기 출구측에 온도 센서를 설치하여 증발기의 사용 용량에 따라 응축기의 임계 용량을 제어함으로써, 냉난방 사이클을 순환하는 냉매 유량을 가변시켜 열효율 증대를 기대할 수 있는 효과를 제공한다.

이상에서 본 발명의 실시예에 따른 용량 가변형 응축기가 구비된 공기조화기 및 그 제어방법에 대해 설명하였으나 본 발명은 이에 한정하지 아니하며 당업자라면 그 응용과 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (4)

1. 서로 다른 임계용량이나 동일한 임계용량을 가지는 복수개의 증발기;

   상기 증발기를 통해 공급되는 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기;

   상기 압축기에서 공급되는 냉매를 가변 용량으로 응축시키는 복수개의 응축기;

   상기 복수개의 응축기 입구측에 구비된 냉매유입제어밸브;

   상기 압축기와 상기 복수개의 응축기 사이의 관로상에 구비된 압력센서;

   상기 응축기의 출구측에 구비된 온도센서; 및

   상기 압력센서에서 측정된 냉매의 공급압력과 상기 온도센서에서 측정된 냉매 출구온도를 수신받아, 기설정된 상기 냉매의 과냉각도 및 냉매압력에 대응되게 상기 냉매유입제어밸브의 개폐를 제어하는 제어부;

   를 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 응축기가 구비된 공기조화기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 복수개의 응축기는 입구측과 출구측에 각각 연결 설치된 적어도 하나의 응축튜브가 구비된 분지관을 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 응축기가 구비된 공기조화기.
3. 삭제
4. 서로 다른 임계용량이나 동일한 임계용량을 가지는 복수개의 증발기와, 상기 증발기를 통해 공급되는 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 공급되는 냉매를 가변 용량으로 응축시키는 복수개의 응축기를 포함하는 공기조화기의 제어방법에 있어서,

   상기 증발기를 통해 실내를 냉방시키는 냉매 증발단계;

   상기 냉매 증발단계를 통해 공급되는 냉매를 상기 압축기를 통해 고온 고압으로 압축시키는 냉매압축단계;

   상기 압축기를 통해 공급되는 냉매의 압력을 상기 압축기와 상기 응축기 사이의 관로상에 구비된 압력센서에서 감지하는 단계;

   상기 응축기에서 상기 압축기를 통해 공급되는 냉매를 응축시키는 단계;

   상기 응축기를 통과한 냉매의 온도를 상기 응축기의 출구측에 구비된 온도센서에서 감지하는 단계;

   상기 압력센서와 상기 온도센서에서 감지한 상기 냉매의 압력과 온도를 제어부로 송신하게 되고, 정보를 수신받은 제어부는 설정된 냉매용량 및 과냉각도에 따라 상기 복수개의 응축기를 연결하는 분지관에 설치된 냉매유입제어밸브를 개폐하는 응축기제어단계; 및

   상기 응축기제어단계를 통해 공급되는 냉매를 상기 응축기와 상기 증발기 사이의 관로상에 구비된 팽창밸브에서 단열 팽창시켜 다시 상기 증발기에 냉매를 공급하는 냉매팽창단계; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.

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