KR100557381B1 - 공기 조화 장치 - Google Patents

Abstract

엔진 냉각 장치에 있어서의 냉각수 누출을 효율 좋게 검지하는 것이 가능한 공기 조화 장치를 제공한다.

실외기에 장착 구비된 압축기가 엔진에 의해 구동되고, 이 엔진의 냉각수를 냉각수 순환 펌프에서 방열기로 순환시켜 냉각하는 엔진 냉각 장치를 구비한 공기 조화 장치에 있어서, 냉각수 순환 펌프의 구동 전류를 검지하는 검지 수단과, 이 검지치에 의거하여 냉각수 순환 펌프의 공기 혼입의 발생을 판정하는 판정 수단을 구비했다.

엔진 냉각 장치, 공기 조화 장치, 압축기, 검지치, 냉각수 순환 펌프

Description

공기 조화 장치 {Air Conditioning Device}

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도2는 판정 수단에서의 판정 루틴을 나타낸 도면.

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본 발명은 압축기를 구동하는 엔진을 냉각하는 엔진 냉각 장치를 구비한 공기 조화 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 실외기에 장착 구비되는 압축기가 엔진으로 구동되고, 그 엔진의 냉각수를 냉각수 순환 펌프에서 방열기로 순환시켜 냉각하는 엔진 냉각 장치를 구비한 공기 조화 장치가 알려져 있다.

이러한 종류의 엔진 냉각 장치에서는 물배관을 연결하여 구성되기 때문에, 각 연결부로부터 냉각수 누출이 발생할 우려가 있다.

그러나, 종래, 이러한 냉각수 누출을 효율 좋게 검지하는 수단이 없어, 냉각수 부족에 기인하여 냉각수 온도가 이상 상승하는 등의 문제가 있었다.

그래서, 본 발명의 목적은 상술한 종래의 기술이 갖는 과제를 해소하고, 엔진 냉각 장치에 있어서의 냉각수 누출을 효율 좋게 검지하는 것이 가능한 공기 조화 장치를 제공하는 데 있다.

청구항 1에 기재된 발명은 실외기에 장착 구비된 압축기가 엔진으로 구동되고, 이 엔진의 냉각수를 냉각수 순환 펌프에서 방열기로 순환시켜서 냉각하는 엔진 냉각 장치를 구비한 공기 조화 장치에 있어서, 상기 냉각수 순환 펌프의 구동 전류를 검지하는 검지 수단과, 이 검지치에 의거하여 냉각수 순환 펌프의 공기 혼입의 발생을 판정하는 판정 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재된 발명은 청구항 1에 기재된 것에 있어서, 상기 판정 수단은 상기 구동 전류의 검지치와 비교하는 기준치로서, 하한 기준치 및 상한 기준치의 2개의 기준치를 갖는 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 기재된 발명은 청구항 2에 기재된 것에 있어서, 상기 판정 수단은 1회째의 구동 전류의 검지치가 하한 기준치 이하인 경우, 바로 공기 혼입으로 판정하고, 상한 기준치 이상인 경우, 오검지로 판정하고, 그 이외의 경우, 구동 전류치를 복수회 카운트하여 평균치를 구해, 그 평균치가 소정의 공기 혼입 판정치를 넘고 있는 경우, 공기 혼입으로 판정하는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 기재된 발명은 청구항 2에 기재된 것에 있어서, 공기 혼입으로 판정한 회수를 카운트해서, 이 카운트가 일정 시간 내에 소정 회수에 이른 경우, 최종적으로 공기 혼입이 발생했다고 판정하는 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 기재된 발명은 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 것에 있어서, 상기 냉각수 순환 펌프의 공기 혼입의 발생이 검출된 경우, 냉각수 부족의 메시지를 출력하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시의 형태를 설명한다.

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냉동 장치로서의 열펌프식 공기 조화 장치는 실외기, 예를 들어 복수대(예를 들어 2대)의 실내기 및 제어 장치를 구비하여 이루어지고, 실외기의 실외 냉매 배관과 실내기의 각 실내 냉매 배관이 연결되어 있다.

실외기는 실외에 설치되고, 실외 냉매 배관에는 압축기가 배치되는 동시에, 이 압축기의 흡입측에 어큐물레이터가, 토출측에 사방 밸브가 각각 배치되고, 이 사방 밸브측에 실외 열교환기, 실외 팽창 밸브, 드라이 코어가 차례로 배치되어 구성된다. 실외 열교환기에는 이 실외 열교환기 측으로부터 공기를 흡인하는 실외팬이 인접하여 배치되어 있다. 또한 압축기는 가요성 커플링 등을 거쳐 가스 엔진으로 연결되고, 이 가스 엔진에 의해 구동된다. 또한, 실외 팽창 밸브를 우회하여 바이 패스관이 배치되어 있다.

한편, 실내기는 각각 실내에 배치되고, 각각 실내 냉매 배관에 실내 열교환기가 배치되는 동시에, 실내 냉매 배관의 각각에 있어서 실내 열교환기의 근방에 실내 팽창 밸브가 배치되어 구성된다. 상기 실내 열교환기에는 이들의 실내 열교환기로부터 실내로 송풍되는 실내팬이 인접하여 배치되어 있다.

또한, 압축기의 토출측과 흡입측에 스트레이너가 설치되며, 압축기의 토출측의 냉매 압력을 압축기의 흡입측으로 릴리프하는 안전 밸브가 설치된다.

또한, 상기 제어 장치는 실외기에 설치되고, 실외기 및 실내기의 운전을 제어한다. 구체적으로는, 제어 장치는 실외기에 있어서의 가스 엔진[즉, 압축기], 사방 밸브, 실외 팬 및 실외 팽창 밸브 및 실내기에 있어서의 실내 팽창 밸브 및 실내팬을 각각 제어한다. 또한, 제어 장치는 후술하는 엔진 냉각 장치의 순환 펌프, 삼방 밸브 등을 제어한다.

제어 장치에 의해 사방 밸브가 절환됨으로써, 열펌프식 공기 조화 장치가 냉방 운전 또는 난방 운전으로 설정된다. 즉, 제어 장치가 사방 밸브를 냉방측으로 절환한 때에는, 실외 열 교환기가 응축기로, 실내 열교환기가 증발기가 되어 냉방 운전 상태로 되고, 각 실내 열교환기가 실내를 냉방한다. 또한, 제어 장치가 사방 밸브를 난방측으로 절환한 때에는, 실내 열교환기가 응축기로, 실외 열교환기가 증발기가 되어 난방 운전 상태로 되고, 각 실내 열교환기가 실내를 난방한다.

또한, 제어 장치는 냉방 운전시에는 실내 팽창 밸브 각각의 밸브 개방도를 공조 부하에 대응하여 제어한다. 난방 운전시에는, 제어 장치는 실외 팽창 밸브 및 실내 팽창 밸브 각각의 개방도를 공조 부하에 따라 제어한다.

한편, 압축기를 구동하는 가스 엔진의 연소실에는 엔진 연료 공급 장치로부터 혼합기가 공급된다. 이 엔진 연료 공급 장치는 연료 공급 배관에 2개의 연료 차단 밸브, 제로 가버너, 연료 조정 밸브 및 엑튜에이터가 차례로 배치되고, 이 연료 공급 배관의 액튜에이터측 단부가 가스 엔진의 상기 연소실에 접속되어 구성된다.

연료 차단 밸브는 직렬로 2개 배치되어 2 폐쇄형의 연료 차단 밸브 기구를 구성하고, 2개의 연료 차단 밸브가 연동하여 완전 폐쇄 또는 완전 개방하고, 연료 가스의 누출이 없는 차단과 연결을 택일적으로 실시한다.

제로 가버너는 연료 공급 배관 내에 있어서의 상기 제로 가버너 전후의 1 차측 연료 가스 압력(1차압 a)과 2 차측 연료 가스 압력(2차압 b) 중, 1차압(a)의 변동에 의해서도 2차압(b)을 일정한 소정압으로 조정하여 가스 엔진의 운전을 안정화시킨다.

연료 조정 밸브는 액튜에이터의 상류측으로부터 공기가 도입됨으로써 생성되는 혼합기의 공연비를 최적으로 조정하는 것이다. 또한, 액튜에이터는 가스 엔진의 연소실로 공급되는 혼합기의 공급량을 조정하여, 가스 엔진의 회전수를 제어한다.

가스 엔진에는 엔진 오일 공급 장치가 접속되어 있다. 이 엔진 오일 공급 장치는 오일 공급 배관에 오일 차단 밸브 및 오일 공급 펌프 등이 배치된 것이며, 가스 엔진으로 엔진 오일을 적절히 공급한다.

상기 제어 장치에 의한 가스 엔진의 제어는, 구체적으로는 엔진 연료 공급 장치의 연료 차단 밸브, 제로 가버너, 연료 조정 밸브 및 액튜에이터 및 엔진 오일 공급 장치의 오일 차단 밸브 및 오일 공급 펌프를 제어 장치가 제어함으로써 이루어진다.

그런데, 상기 가스 엔진은 실외기에 설치된 엔진 냉각 장치 내를 순환하는 엔진 냉각 매체(예를 들어, 엔진 냉각수)에 의해 냉각된다. 이 엔진 냉각 장치는 일단부가 가스 엔진에 부설된 배출 가스 열교환기에 가스 엔진을 거쳐 접속되는 동시에, 타단부가 그 배출 가스 열교환기에 직접 접속된 대략 폐쇄 루프 형상의 냉각수 배관에 왁스 삼방 밸브, 3방 밸브, 방열기로서의 플레이트식 열교환기, 라디에이터 및 순환 펌프가 차례로 배치되어 구성된다. 또한, 플레이트식 열교환기와 라디에이터(방열기)는 엔진 냉각수의 순환 경로인 냉각수 배관에 병렬로 배치된다.

상기 순환 펌프는 가동시에 엔진 냉각수를 승압하여, 이 엔진 냉각수를 냉각수 배관 내에서 순환시킨다.

상기 왁스 삼방 밸브는 가스 엔진을 빠르게 워밍업시키기 위한 것이다. 이 왁스 삼방 밸브는 입구측 포트가 냉각수 배관에 있어서의 가스 엔진에 부설된 배출 가스 열교환기측에, 저온측 포트가 냉각수 배관에 있어서의 순환 펌프의 흡입측에, 고온측 포트가 냉각수 배관에 있어서의 삼방 밸브 측에 각각 접속된다.

또한, 삼방 밸브는 삼방 밸브의 입구측 포트가 냉각수 배관에 있어서의 왁스 삼방 밸브측에 접속되고, 삼방 밸브의 제1 포트가 냉각수 배관에 있어서의 플레이트식 교환기측에 접속되고, 삼방 밸브의 제2 포트가 냉각수 배관에 있어서의 라디에이터 측에 접속된다.

이 삼방 밸브는 전자식 혹은 전동 비례식 삼방 밸브이다. 이에 의해, 이 삼방 밸브를 절환하는 것만으로, 플레이트식 열교환기측 또는 라디에이터 측으로 엔진 냉각수를 택일적으로 유도할 수 있다.

또한, 이 삼방 밸브는 왁스 삼방 밸브로부터 유입된 엔진 냉각수가 난방 운전시는 삼방 밸브의 제1 포트를 거쳐 플레이트식 열교환기 측으로, 냉방 운전시는 삼방 밸브의 제2 포트를 거쳐 라디에이터 측으로 흐르도록 제어 장치에 의해 절환된다.

또한 플레이트식 열교환기는 압축기의 냉매 흡입측에 설치되고, 사방 밸브를 거쳐 압축기의 냉매 흡입구로 흐르는 냉매와, 삼방 밸브로부터 유입된 엔진 냉각수를 열교환하여, 이 냉매를 가스 엔진의 배출열에 의해 가열하여 승온(승압)시키는 동시에, 엔진 냉각수를 냉각하는 것이다. 또한 라디에이터는 이 라디에이터로 유입되는 엔진 냉각수의 열을 방출하는 것이며, 실외 열교환기에 인접하여 배치된다. 따라서, 실외팬에 의해 방열이 촉진된다. 이러한 라디에이터는 이러한 실외 열교환기의 하류측에 설치된다.

가스 엔진의 엔진 냉각수의 출구측인 가스 엔진과 왁스 삼방 밸브 사이의 냉각수 배관에는 엔진 냉각수의 온도를 검출하기 위한 온도 센서가 설치되어 있다. 이 온도 센서에 의해 검출된 온도를 나타내는 신호는 제어 장치로 이송된다.

엔진 냉각수는 순환 펌프의 토출측으로부터 가스 엔진의 배출 가스 열교환기로 유입되고, 가스 엔진의 배출열(배기 가스의 열)을 회수한 후에 가스 엔진 내를 흘러 이 가스 엔진을 냉각하고 가열된다. 예를 들어, 엔진 냉각수는 순환 펌프의 토출측으로부터 약 70 ℃로 가스 엔진의 배출 가스 열교환기로 유입된 경우, 가스 엔진의 배출열(배기 가스의 열)을 회수한 뒤에 가스 엔진 내를 흘러 이 가스 엔진을 냉각하고 약 80 ℃로 가열된다.

가스 엔진으로부터 왁스 삼방 밸브로 유입된 엔진 냉각수는 저온(예를 들어 80 ℃ 이하)시에는 왁스 삼방 밸브의 고온측 포트로부터 삼방 밸브로 유입되는 유량보다도 왁스 삼방 밸브의 저온측 포트로부터 순환 펌프로 복귀되는 유량이 많고, 가스 엔진을 빠르게 난기(暖機)하고, 고온(예를 들어 80 ℃ 이상)시에는 왁스 삼방 밸브의 저온측 포트로부터 순환 펌프로 복귀되는 유량보다도 왁스 삼방 밸브의 고온측 포트로부터 삼방 밸브로 유입되는 유량이 많다.

다음에, 냉난방 운전시의 엔진 냉각 장치의 동작에 대해서 설명한다.

난방 운전시에 있어서, 삼방 밸브는 제어 장치에 의해 플레이트식 열교환기측으로 절환된다. 이에 의해, 왁스 삼방 밸브의 고온측 포트로부터 삼방 밸브로 흐른 엔진 냉각수는 삼방 밸브의 제1 포트로부터 플레이트식 열교환기로 유도되어 냉매와 열교환하여 냉각(방열)되고, 순환 펌프의 흡입측을 거쳐 가스 엔진의 배출 가스 열교환기로 유도된다. 이에 의해, 난방 운전에 최적인 냉각수량으로 컨트롤하는 것이 가능해진다.

또한, 냉방 운전시에 있어서, 삼방 밸브는 제어 장치에 의해 라디에이터 측으로 절환된다. 이에 의해, 왁스 삼방 밸브의 고온측 포트로부터 삼방 밸브로 유입된 엔진 냉각수는 삼방 밸브의 제2 포트로부터 라디에이터로 유도되어 냉각(방열)되고, 순환 펌프의 흡입측을 거쳐 가스 엔진의 배출 가스 열교환기로 유도된다.

그런데, 상기 구성에 있어서, 엔진 냉각 장치의 각 개소로부터 냉각수 누출이 발생할 우려가 있다. 이 냉각수 누출을 방치한 경우, 냉각수 부족에 이르고, 냉각수 온도가 이상 상승할 우려가 있고, 최악의 경우, 엔진이 타는 등의 우려가 있다.

본 실시 형태에서는 냉각수 순환 펌프의 구동 전류를 검지하는 검지 수단과, 이 검지값에 의거하여 냉각수 순환 펌프의 공기 혼입의 발생을 판정하는 제어 수단(판정 수단)을 구비하여 구성된다.

도2는 판정 수단에서의 판정 루틴을 나타낸다.

이 판정 수단은 엔진 냉각 장치의 가동중에, 순환 펌프의 구동 전류의 검지값과 비교하는 기준치로서, 하한 기준치(α) 및 상한 기준치(β) 2개의 기준치를 갖는다. 우선, 검지 수단에 의해 검지된 순환 펌프의 구동 전류치(X)가 하한 기준치(α)보다도 낮은지, 상한 기준치(β)보다도 높은지 혹은 그 이외인지가 판정된다(S1).

상한 기준치(β)보다도 높은 경우, 오검지로서 시작으로 복귀한다. 상한 기준치(β)와 하한 기준치(α)의 사이라면, 소정 회수에 걸쳐 검지된 B개의 구동 전류의 평균치(Y, 또는 그 표준 편차)가 구해지고(S2), 이 평균치(Y)와 상기 구동 전류치(X)의 차(Z)가 구해지고(S3), 이 차(Z)가 공기 혼입 판정치(γ)를 넘고 있는 지의 여부가 판정된다. 그리고, 이 차(Z)가 공기 혼입 판정치(γ)를 넘고 있는 경우, 공기 혼입으로 판정하고, 이 판정 결과가 카운트되고(S5), 이 카운트가 일정 시간내에 소정 회수(ε)에 이른 경우, 최종적으로 공기 혼입이 발생했다고 판정된다(S6).

S1에서, 하한 기준치(α)보다도 낮은 경우, 바로 공기 혼입으로 판정하고, S2 내지 S4를 건너뛰고, 이 판정 결과가 카운트되고(S5), 이후 마찬가지로 판정된다(S6).

이 구성에 따르면, 일단 「공기 혼입」으로 판정된 경우에 있어서도, 검지 오차를 고려하여, 「공기 혼입」으로 판정된 회수를 카운트하고, 이 카운트가 일정 시간 내에 소정 회수(ε)에 이른 경우, 최종적으로 「공기 혼입이 발생함」으로 판정하므로 거의 정확한 판정이 가능하게 된다.

「공기 혼입이 발생함」으로 판정한 경우, 엔진 냉각 장치의 냉각수가 부족한 상태이다. 이로 인해, 「공기 혼입이 발생함」으로 판정된 경우, 판정 수단은 냉각수 부족의 메시지를 경보기 혹은 램프 표시 등의 수단에 의해 출력하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태에서는 「공기 혼입」을 판정함으로써, 엔진 냉각 장치의 냉각수 누출을 검지하는 것이 가능하므로, 냉각수 부족에 의한 냉각수 온도의 이상 상승을 방지하는 것이 가능하다.

이상, 본 발명을 상기 실시 형태에 의거하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따르면 냉각수 순환 펌프의 공기 혼입을 판정함으로써, 엔진 냉각 장치의 냉각수 누출을 검지하는 것이 가능하고, 냉각수 부족에 의한 냉각수 온도의 이상 상승을 방지하는 것이 가능하다.

Claims (5)

1. 실외기에 장착 구비된 압축기가 엔진에 의해 구동되고, 이 엔진의 냉각수를 냉각수 순환 펌프에서 방열기로 순환시켜 냉각하는 엔진 냉각 장치를 구비한 공기 조화 장치에 있어서,

   상기 냉각수 순환 펌프의 구동 전류를 검지하는 검지 수단과,

   이 검지치에 의거하여 냉각수 순환 펌프의 공기 혼입의 발생을 판정하는 판정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 판정 수단은 상기 구동 전류의 검지치와 비교하는 기준치로서, 하한 기준치 및 상한 기준치 2개의 기준치를 갖는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 판정 수단은 제1 회째의 구동 전류의 검지치가 하한 기준치 이하인 경우 바로 공기 혼입으로 판정하고, 상한 기준치 이상인 경우 오검지로 판정하고, 그 이외인 경우 구동 전류치를 복수회 카운트하여 평균치를 구하고, 이 평균치가 소정의 공기 혼입 판정치를 넘고 있는 경우 공기 혼입으로 판정하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
4. 제3항에 있어서, 공기 혼입으로 판정한 회수를 카운트하고, 이 카운트가 일 정 시간 내에 소정 회수에 이른 경우, 최종적으로 공기 혼입이 발생했다고 판정하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각수 순환 펌프의 공기 혼입의 발생이 검출된 경우, 냉각수 부족의 메시지를 출력하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.

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