KR100561537B1

KR100561537B1 - Air conditioner

Info

Publication number: KR100561537B1
Application number: KR1020040058201A
Authority: KR
Inventors: 아오야마시게오
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2004-07-26
Publication date: 2006-03-17
Also published as: JP3939292B2; KR20050065263A; JP2005188790A

Abstract

본 발명은 간소하고 저렴한 구성을 통해 냉동사이클을 정밀하게 제어함으로써 운전시의 에너지 효율의 향상을 도모하는 공기조화장치에 관한 것이다. 본 발명의 공기조화장치(1)는 냉방시에는 실내 열교환기(9)의 전열관(9a)의 벤드부(9c)에 마련된 온도센서(10)에 의해 벤드부 온도를 검출하고 중간부 냉매압력 산출수단(15a), 냉매압력 보정수단(15b)에 의해 압력 보정한 냉매 포화증기 압력을 산출한다. 그리고 포화온도 산출수단(15c)에 의해 포화 증기온도를 산출하고 과열도/과냉각도 산출수단(15d)에 의해 냉매 과열도를 구하여 냉매 과열도가 소정 온도 범위가 되도록 팽창밸브 제어수단(16)에 의해 팽창밸브(7)의 개도를 제어하도록 한다. 난방시에는 마찬가지로 냉매 과냉각도를 이용하여 제어한다.The present invention relates to an air conditioner for improving energy efficiency during operation by precisely controlling a refrigeration cycle through a simple and inexpensive configuration. The air conditioner (1) of the present invention detects the bend part temperature by the temperature sensor (10) provided in the bend part (9c) of the heat transfer tube (9a) of the indoor heat exchanger (9) during cooling and calculates the intermediate refrigerant pressure. The refrigerant saturated steam pressure corrected by the means 15a and the refrigerant pressure correction means 15b is calculated. The saturated steam temperature is calculated by the saturation temperature calculating means 15c, and the superheat degree of the refrigerant is calculated by the superheat degree / supercooling degree calculating means 15d, and the expansion valve control means 16 supplies the refrigerant superheat degree to a predetermined temperature range. By controlling the opening degree of the expansion valve (7). At the same time, the heating is controlled using the refrigerant subcooling degree.

Description

Air Conditioning Equipment {AIR CONDITIONER}

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 공기조화장치의 개략 구성에 대해 설명하기 위한 모식 설명도 및 상세한 기능 블록도이고,1 is a schematic explanatory diagram and a detailed functional block diagram for explaining a schematic configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 공기조화장치의 동작을 설명하기 위한 모식적인 P-I선도이고,2 is a schematic P-I diagram for explaining the operation of the air conditioner according to the embodiment of the present invention;

도 3은 냉매 과열도, 냉매 과냉각도와 에너지 효율과의 관계를 나타낸 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating a relationship between a refrigerant superheat degree, a refrigerant supercooling degree, and energy efficiency.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **

1 공기조화장치1 air conditioner

2 압축기2 compressor

3a, 3b, 3c, 3d 냉매유로3a, 3b, 3c, 3d refrigerant path

4 실외 열교환기(열교환기)4 Outdoor Heat Exchanger

4a, 4b, 9a, 9b 전열관(열교환기 내부의 냉매유로)4a, 4b, 9a, 9b heat pipes (coolant flow path inside the heat exchanger)

4c, 9c 벤드부 (유로 굴곡부)4c, 9c bend (Euro bend)

5, 10 온도센서(중간부 냉매 온도센서)5, 10 temperature sensor (intermediate refrigerant temperature sensor)

7 팽창밸브7 Expansion valve

8 사방밸브8-way valve

9 실내 열교환기(열교환기)9 Indoor heat exchanger (heat exchanger)

14b 온도검출수단14b temperature detection means

15a 중간부 냉매압력 산출수단15a medium refrigerant pressure calculation means

15b 냉매압력 보정수단15b refrigerant pressure correction means

15c 포화온도 산출수단15c saturation temperature calculation means

15d 과열도/과냉각도 산출수단15d superheat / supercooling calculation means

16 팽창밸브 제어수단16 Expansion valve control means

50 제어유니트50 control unit

20A, 20B, 21A, 21B 온도센서(출입구 온도센서)20A, 20B, 21A, 21B Temperature Sensor (Outlet Temperature Sensor)

T_bV, T_bL 벤드부 온도T _bV , T _bL Bend Part Temperature

SH 냉매 과열도SH refrigerant superheat

SC 냉매 과냉각도SC refrigerant supercooling degree

P_e 증발 압력(중간부 냉매압력)P _e Evaporation pressure (intermediate refrigerant pressure)

P_c 응축 압력(중간부 냉매압력)P _c Condensing pressure (intermediate refrigerant pressure)

T₁ 실외기 출구온도(출구측 온도)T ₁ Outdoor unit outlet temperature (outlet temperature)

T₂ 실내기 출구온도(출구측 온도)T ₂ Indoor unit outlet temperature (outlet temperature)

본 발명은 공기조화장치에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioner.

종래에는 적어도 2개의 열교환기를 이용하여 압축식 냉동사이클 제어를 수행함으로써 냉난방을 수행하는 공기조화장치가 알려져 왔다. 이러한 공기조화장치의 경우 에너지 효율을 높이기 위해 냉방 모드시에는 증발기의 냉매 과열도를, 난방 모드시에는 응축기의 냉매 과냉각도를 정밀 검출하여 그것들을 소정의 온도 범위 이내가 되도록 제어할 필요가 있었다. 이러한 경우 열교환기 내의 증발 압력 또는 응축 압력을 정확하게 알아야 하며 고가의 압력센서 대신 온도센서를 사용하여 그 압력들을 검출하는 것이 제안되었다.Background Art Conventionally, an air conditioner that performs cooling and heating by performing compression refrigeration cycle control using at least two heat exchangers has been known. In the case of such an air conditioner, in order to increase energy efficiency, it is necessary to precisely detect the refrigerant supercooling degree of the evaporator in the cooling mode and to detect the refrigerant supercooling degree of the condenser in the heating mode so that they are within a predetermined temperature range. In this case, the evaporation pressure or condensation pressure in the heat exchanger must be known accurately, and it has been proposed to detect the pressures using temperature sensors instead of expensive pressure sensors.

또한 열교환기의 출입구에 각각 온도센서를 배치하여 냉매 과열도 또는 냉매 과냉각도를 추정하도록 한 장치가 제안되었다.In addition, a device has been proposed for arranging a temperature sensor at each entrance and exit of a heat exchanger to estimate a refrigerant superheat degree or a refrigerant subcool degree.

예를 들어 일본국 특개평 9-152237호 공보(제 2 ~ 4 페이지, 도 1 및 도 2)에는 냉매의 압력-포화 온도곡선의 기울기에 기초하여 열교환기 내의 냉매 포화증기 압력 또는 냉매 포화 응축 압력을 산출하는 공기조화기가 기재되어 있다.For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-152237 (Seconds 2 to 4, Figs. 1 and 2) discloses a refrigerant saturation steam pressure or a refrigerant saturation condensation pressure in a heat exchanger based on the slope of the pressure-saturation temperature curve of the refrigerant. An air conditioner for calculating

또한 일본국 특개평 10-38398호 공보(제4 ~ 7페이지, 도 1 및 도 5)에는 증발기의 출입구에 각각 마련된 온도센서의 출력차로부터 가과열도(假加熱度)를 구하여 증발기의 냉매측 압력 손실 특성으로부터 과열도를 추정함으로써 팽창밸브의 개도 제어를 수행하는 전동식 팽창밸브의 제어장치가 기재되어 있다.In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-38398 (pages 4 to 7, Figs. 1 and 5) calculates the superheat degree from the output difference of the temperature sensor provided at the entrance and exit of the evaporator, respectively. A control apparatus for an electric expansion valve is described which performs opening control of an expansion valve by estimating the degree of superheat from loss characteristics.

그러나 상기와 같은 종래의 공기조화장치에는 다음과 같은 문제가 있었다.However, the above conventional air conditioners have the following problems.

일본국 특개평 9-152237호 공보에 기재된 기술에서는 열교환기 한 부분에 장 착한 온도센서에 의해 검지되는 온도로부터 냉매 포화증기 압력 또는 포화 응축 압력을 산출하므로 열교환기의 냉매측 압력 손실이 무시되어 산출값이 실제의 값을 벗어나게 된다. 이 때문에 냉동사이클의 에너지 효율이 최적상태에 비해 저하되는 문제가 있었다.In the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-152237, the refrigerant saturated steam pressure or the saturated condensation pressure is calculated from the temperature detected by a temperature sensor mounted on one portion of the heat exchanger. The value is outside the actual value. For this reason, there is a problem that the energy efficiency of the refrigeration cycle is lower than the optimum state.

일본국 특개평 10-38398호 공보에 기재된 기술에서는 증발기의 출입구에 설치된 온도센서의 차를 가과열도로 하여 증발기의 냉매측 압력 손실 특성으로부터 과열도를 추정하므로 보다 정밀하게 과열도를 추정할 수 있으나 운전 상태에 따른 증발기의 냉매측 압력 손실 특성을 각 시스템마다 실측하여 구해야 하기 때문에 작업이 대단히 번거로운 문제가 있었다.In the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-38398, the superheat degree can be estimated more accurately from the pressure loss characteristic of the refrigerant side of the evaporator by making the difference of the temperature sensor installed at the entrance and exit of the evaporator as the superheat. Since the pressure loss characteristic of the refrigerant side of the evaporator according to the operating state has to be measured and calculated for each system, the work has been very troublesome.

본 발명은 상기와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로서 간소하고 저렴한 구성으로 냉동사이클을 정밀하게 제어함으로써 냉동사이클을 최적상태로 제어할 수 있는 공기조화장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an air conditioner capable of controlling the refrigeration cycle in an optimal state by precisely controlling the refrigeration cycle in a simple and inexpensive configuration.

상기 과제를 해결하기 위해 청구항 1에 기재된 발명에서는 응축기 및 증발기로 사용하는 적어도 2개의 열교환기, 압축기 및 팽창밸브를 유로 상에 배치하고, 이 유로로 냉매를 순환시켜 압축식 냉동사이클 제어를 수행하는 공기조화장치로서, 상기 열교환기 중 적어도 하나의 열교환기의 냉매 출입구 배관 온도를 각각 검출하는 출입구 온도센서와, 상기 적어도 하나의 열교환기 내의 냉매유로의 중간부에 마련한 중간부 냉매 온도센서와, 이 중간부 냉매 온도센서의 검출 온도로부터 상기 열교환기 내의 중간부 냉매압력을 산출하는 중간부 냉매 압력 산출수단과, 상기 중간부 냉매 압력에 상기 냉매유로의 중간부에서 상기 적어도 하나의 열교환기 출구까지의 냉매측 압력 손실을 보정하여 냉매측 포화압력을 산출하는 냉매 압력 보정수단과, 이 냉매 압력 보정수단에 의해 산출된 상기 냉매측 포화압력을 온도로 환산하여 냉매 포화증기 온도 또는 냉매 포화액 온도를 산출하는 포화온도 산출수단과, 상기 적어도 하나의 열교환기의 출구측에 마련된 상기 출입구 온도센서에 의해 검출되는 출구측 온도와 상기 냉매 포화증기 온도 또는 냉매 포화액 온도로부터 냉매 과열도 또는 냉매 과냉각도를 산출하는 과열도/과냉각도 산출 수단과, 이 과열도/과냉각도 산출 수단에 의해 산출된 상기 냉매 과열도 또는 냉매 과냉각도가 소정 온도 범위 이내가 되도록 상기 팽창밸브의 개도를 제어하는 팽창밸브 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, in the invention described in claim 1, at least two heat exchangers, compressors, and expansion valves, which are used as condensers and evaporators, are disposed on a flow path, and the refrigerant is circulated through the flow path to perform a compression refrigeration cycle control. An air conditioner, comprising: an entrance temperature sensor for detecting a refrigerant inlet pipe temperature of at least one heat exchanger of the heat exchangers, an intermediate refrigerant temperature sensor provided in an intermediate portion of the refrigerant passage in the at least one heat exchanger, Intermediate refrigerant pressure calculating means for calculating an intermediate refrigerant pressure in the heat exchanger from the detected temperature of the intermediate refrigerant temperature sensor, and the intermediate refrigerant pressure from the intermediate portion of the refrigerant passage to the at least one heat exchanger outlet. Refrigerant pressure correction means for correcting the refrigerant side pressure loss to calculate the refrigerant side saturation pressure, and the refrigerant Saturation temperature calculating means for calculating the refrigerant saturation pressure or the refrigerant saturation liquid temperature by converting the refrigerant-side saturation pressure calculated by the force correction means into a temperature, and the entrance temperature sensor provided at the outlet side of the at least one heat exchanger. Superheat degree / supercooling degree calculating means for calculating a coolant superheat degree or a coolant subcooling degree from the outlet side temperature detected by the cooling medium and the coolant saturated steam temperature or the coolant saturated liquid temperature, and the superheat degree / supercooling degree calculating means And expansion valve control means for controlling the opening degree of the expansion valve such that the refrigerant superheat degree or the refrigerant subcooling degree is within a predetermined temperature range.

이 발명에 따르면 중간부 냉매압력 산출수단에 의해 중간부 냉매 온도센서에 의해 검출되는 검출 온도에 따라 열교환기 내의 중간부 냉매압력을 산출하고, 냉매압력 보정수단에 의해 중간부 냉매압력에 냉매측 압력 손실을 보정한 냉매측 포화 압력을 산출하고, 이 냉매측 포화 압력을 포화온도 산출수단에 의해 온도 환산하여 냉매 포화증기 온도 또는 냉매 포화액 온도를 산출하고, 과열도/과냉각도 산출 수단에 의해 열교환기의 출구측 출입구 온도센서에 의해 검출되는 출구측 온도와 냉매 포화증기 온도 또는 냉매 포화액 온도로부터 냉매 과열도 또는 냉매 냉각도를 산출할 수 있다. 그 결과 압력센서 등을 사용하지 않고 보다 저렴한 온도센서를 사용하여 운전 상태에 따른 냉매 과열도 또는 냉매 냉각도를 정밀하게 구할 수 있 다.According to the present invention, the intermediate refrigerant pressure in the heat exchanger is calculated by the intermediate refrigerant pressure calculation means in accordance with the detected temperature detected by the intermediate refrigerant temperature sensor, and the refrigerant pressure is applied to the intermediate refrigerant pressure by the refrigerant pressure correction means. The refrigerant-side saturation pressure whose loss is corrected is calculated, and this refrigerant-side saturation pressure is converted into temperature by the saturation temperature calculation means to calculate the refrigerant saturation steam temperature or the refrigerant saturation liquid temperature, and the heat exchange rate is calculated by the superheat / supercooling degree calculation means. The refrigerant superheat degree or the refrigerant cooling degree can be calculated from the outlet temperature and the refrigerant saturation steam temperature or the refrigerant saturation liquid temperature detected by the outlet side exit temperature sensor of the air. As a result, it is possible to precisely determine the coolant superheat or coolant coolant according to the operating state using a cheaper temperature sensor without using a pressure sensor.

그리고 팽창밸브 제어수단에 의해 상기한 냉매 과열도 또는 냉매 냉각도가 소정 온도 범위 이내가 되도록 팽창밸브의 개도를 제어하므로 냉동사이클을 최적상태로 제어할 수 있다.In addition, since the opening degree of the expansion valve is controlled by the expansion valve control means such that the refrigerant superheat degree or the refrigerant cooling degree is within a predetermined temperature range, the refrigeration cycle can be optimally controlled.

청구항 2에 기재된 발명에서는, 청구항 1에 기재된 공기조화장치에 있어서, 상기 중간부 냉매 온도센서가 상기 열교환기 내의 냉매유로의 길이 방향의 거의 중앙에 설치되도록 구성한다.In the invention according to claim 2, the air conditioner according to claim 1 is configured such that the intermediate temperature refrigerant temperature sensor is provided almost at the center of the longitudinal direction of the refrigerant passage in the heat exchanger.

이 발명에 따르면 중간부 냉매 온도센서가 열교환기의 냉매유로의 길이 방향의 거의 중앙에 마련되므로 운전 상태에 관계없이 안정된 온도를 검출할 수 있어 중간 압력을 정밀하게 산출할 수 있다.According to this invention, since the intermediate refrigerant temperature sensor is provided in the center of the longitudinal direction of the refrigerant flow path of the heat exchanger, it is possible to detect the stable temperature regardless of the operating state, thereby accurately calculating the intermediate pressure.

청구항 3에 기재된 발명에서는, 청구항 1 또는 2에 기재된 공기조화장치에 있어서, 상기 열교환기의 냉매유로가 외측으로 굴곡져 돌출되는 유로 굴곡부를 가지며 이 유로 굴곡부에 상기 중간부 냉매 온도센서가 마련되도록 구성한다.In the invention according to claim 3, the air conditioner according to claim 1 or 2, wherein the coolant flow path of the heat exchanger has a flow path bend that protrudes outwardly, and is configured such that the intermediate temperature controller temperature sensor is provided at this flow path bend. do.

이 발명에 따르면 중간부 냉매 온도센서의 설치나 유지보수가 용이해진다.According to this invention, installation and maintenance of an intermediate | middle refrigerant | coolant temperature sensor become easy.

이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described with reference to an accompanying drawing.

도 1(a)는 본 발명의 실시 형태에 따른 공기조화장치의 개략구성을 설명하기 위한 기능 블록도를 포함하는 모식 설명도이다. 도 1(b)는 도 1(a)의 일부를 상세히 나타낸 기능 블록도이다.1 (a) is a schematic explanatory diagram including a functional block diagram for explaining a schematic configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention. FIG. 1B is a functional block diagram showing a part of FIG. 1A in detail.

본 발명의 실시 형태에 따른 공기조화장치(1)의 개략구성은 압축기(2), 사방밸브(8), 실외 열교환기(4)(열교환기), 팽창밸브(7), 실내 열교환기(9)(열교환기), 제어유니트(50)로 이루어진다. 이러한 부재들을 통해 압축식 냉동사이클이 구성되어 냉방 및 난방 전환 운전이 가능해진다.A schematic configuration of an air conditioner 1 according to an embodiment of the present invention includes a compressor 2, a four-way valve 8, an outdoor heat exchanger 4 (heat exchanger), an expansion valve 7, and an indoor heat exchanger 9 (Heat exchanger), the control unit 50. These members form a compressed refrigeration cycle, which enables cooling and heating switching operations.

이하에서는 편의상 냉방 운전의 경우를 중심으로 설명한다. 즉 냉매는 압축기(2), 실외 열교환기(4), 팽창밸브(7), 실내 열교환기(9)의 순서로(도1(a)의 화살표 방향) 순환하는 경우에 대해 설명한다. 이 경우 실외 열교환기(4)는 증발기로서 작용하고 실내 열교환기(9)는 응축기로서 작용한다. 그리고 특별히 언급하지 않는 한 이러한 냉매의 흐름을 따라 상류측, 하류측, 입구측, 출구측이라는 용어를 사용한다. 물론 난방 운전시에는 이 방향들이 역전된다.Hereinafter, for convenience, a description will be given focusing on the case of cooling operation. That is, the case where the refrigerant circulates in the order of the compressor 2, the outdoor heat exchanger 4, the expansion valve 7, and the indoor heat exchanger 9 (in the direction of the arrow in Fig. 1 (a)) will be described. In this case the outdoor heat exchanger 4 acts as an evaporator and the indoor heat exchanger 9 acts as a condenser. Unless otherwise specified, the terms upstream, downstream, inlet, and outlet are used along the flow of the refrigerant. Of course, these directions are reversed during heating.

압축기(2)는 기체상의 냉매를 압축하기 위한 것으로서 압축식 냉동사이클에서 사용되는 모든 형태의 압축기를 사용할 수 있다.The compressor 2 is for compressing a gaseous refrigerant and may use any type of compressor used in a compression refrigeration cycle.

압축기(2)의 토출구에는 냉매의 토출온도(T_hd)를 검출하기 위한 온도센서(12)가 설치된다. 또한 흡입구에는 냉매의 흡입 온도(T_hs)를 검출하기 위한 온도센서(11)가 설치된다.The discharge port of the compressor 2 is provided with a temperature sensor 12 for detecting the discharge temperature (T _hd ) of the refrigerant. In addition, the suction port is provided with a temperature sensor 11 for detecting the suction temperature (T _hs ) of the refrigerant.

사방밸브(8)는 압축기(2)의 토출구 및 흡입구를 냉매유로(3a, 3d)에 대해 전환가능하게 접속시키기 위한 전환밸브이다. 즉 전환 제어신호에 의해 냉방시에는 토출구, 흡입구가 각각 냉매유로(3a, 3d)에 접속되고(도1(a) 참조), 반대로 난방시에는 토출구, 흡입구가 각각 냉매유로(3d,(3a))에 접속되도록 되어 있다. 이에 의해 유로상의 냉매의 순환 방향을 전환하는 것이 가능해진다.The four-way valve 8 is a switching valve for connecting the discharge port and the suction port of the compressor 2 to the refrigerant flow paths 3a and 3d so as to be switchable. In other words, when cooling by the switching control signal, the discharge port and the suction port are respectively connected to the refrigerant paths 3a and 3d (see Fig. 1 (a)). ) Is connected. Thereby, it becomes possible to switch the circulation direction of the refrigerant | coolant on a flow path.

실외 열교환기(4)는 냉매유로(3a)의 하류측에 접속되어 실외에 배치되고 실 외공기를 송풍시키기 위한 팬(6)을 구비하여 냉매와 실외 공기간의 열교환을 수행하기 위한 열교환기이다. 열교환기는 모든 종류의 것을 사용할 수 있으나 본 실시 형태에서는 편평한 S자 모양의 굴곡을 반복하며 접혀진 복수의 전열관(4a, 4b)(열교환기 내의 냉매유로) 사이에 방열핀을 설치한 핀 튜브 열교환기의 예를 나타냈다. 또한 전열관은 2개에 한정되지 않고 더 많아도 무방하나 각각은 거의 동일한 길이를 갖도록 하여 냉매의 압력 손실이 거의 동일해지도록 한다.The outdoor heat exchanger 4 is a heat exchanger for conducting heat exchange between the refrigerant and the outdoor air by having a fan 6 connected to the downstream side of the refrigerant flow passage 3a and disposed outdoors and for blowing the outdoor air. Any type of heat exchanger may be used, but in the present embodiment, a fin tube heat exchanger in which heat dissipation fins are provided between a plurality of folded heat transfer tubes 4a and 4b (a refrigerant passage in a heat exchanger) is repeated in a flat S-shape. Indicated. In addition, the heat transfer tube is not limited to two, but may be more, but each has a substantially equal length so that the pressure loss of the refrigerant is almost the same.

또한 전열관(4a, 4b)은 실외 열교환기(4)의 입구측, 출구측에서 각각 분기 합류된 분기 유로를 형성하고 있다. 그리고 그 입구측에는 입구온도를 검출하는 온도센서(20A)(출입구 온도센서), 출구측에는 출구온도를 검출하는 온도센서(20B)(출입구 온도센서)가 설치된다.In addition, the heat exchanger tubes 4a and 4b form the branch flow path which branched together in the inlet side and the outlet side of the outdoor heat exchanger 4, respectively. On the inlet side, a temperature sensor 20A (outlet temperature sensor) for detecting the inlet temperature is provided, and a temperature sensor 20B (outlet temperature sensor) for detecting the outlet temperature is provided on the outlet side.

또한 전열관(4a, 4b)은 그 굴곡부 중 핀들 외측으로 돌출하여 실외 열교환기(4)의 외측으로부터 용이하게 접근할 수 있는 벤드부(4c)를 마련한다. 그리고, 전열관(4a)의 길이 방향의 중간부에서의 벤드부(4c)에 그 부분의 냉매 온도를 검출하기 위한 온도센서(5)(중간부 냉매온도센서)가 마련된다.The heat transfer tubes 4a and 4b also provide bend portions 4c that protrude out of the fins among the bent portions and are easily accessible from the outside of the outdoor heat exchanger 4. Then, a temperature sensor 5 (intermediate coolant temperature sensor) for detecting the coolant temperature at that portion is provided at the bend portion 4c in the middle of the heat transfer tube 4a in the longitudinal direction.

온도센서는 적당한 종류의 것을 채용하면 된다.What is necessary is just to employ a suitable kind of temperature sensor.

중간부의 위치는 전열관(4a)의 길이에 대한 정확한 위치를 알 수 있으면 중앙일 필요는 없지만 운전 상태에 관계없이 안정된 온도검출을 수행하기 위해서는 전열관(4a)의 길이 방향의 거의 중앙으로 하는 것이 바람직하다.The position of the middle portion need not be centered if the exact position with respect to the length of the heat exchanger tube 4a can be known, but it is preferable to be almost centered in the longitudinal direction of the heat transfer tube 4a in order to perform stable temperature detection regardless of the operating state. .

팽창밸브(7)는 실외 열교환기(4)에서 방열하는 냉매를 감압시켜 팽창시키기 위한 것으로서 실외 열교환기(4)의 출구측으로부터 연장된 냉매유로(3b)의 하류측 에 접속된다.The expansion valve 7 is for expanding the pressure of the refrigerant radiated by the outdoor heat exchanger 4 under reduced pressure and is connected to the downstream side of the refrigerant passage 3b extending from the outlet side of the outdoor heat exchanger 4.

그리고 후술하는 제어유니트(50)에 의한 전자제어가 가능한 구성으로 이루어져 제어유니트(50)의 제어 신호에 의해 개도가 제어되는 것이다.And the electronic control by the control unit 50 mentioned later is made possible, and the opening degree is controlled by the control signal of the control unit 50. FIG.

실내 열교환기(9)는 냉매유로(3c)의 하류측에 접속되어 실내에 배치되며 실내 공기를 송풍하기 위한 팬(6)을 구비하여 실내공기와 열교환을 수행하기 위한 열교환기이다. 본 실시 형태에서는 실외 열교환기(4)와 동일한 핀 튜브 열교환기로 구성하고 실외 열교환기(4)의 전열관(4a, 4b), 벤드부(4c), 온도센서(5), 온도센서(20A, 20B)에 대응하여 각각 전열관(9a, 9b), 벤드부(9c), 온도센서(10), 온도센서(21A, 21B)를 구비한다. 각각의 구성이나 배치는 실외 열교환기(4)의 경우로 같으므로 설명은 생략한다.The indoor heat exchanger (9) is connected to the downstream side of the refrigerant passage (3c) and disposed in the room, and is provided with a fan (6) for blowing indoor air, and is a heat exchanger for performing heat exchange with the indoor air. In the present embodiment, the same fin tube heat exchanger as the outdoor heat exchanger 4 is constituted, and the heat transfer tubes 4a and 4b, the bend portion 4c, the temperature sensor 5, and the temperature sensors 20A and 20B of the outdoor heat exchanger 4 are provided. ), The heat transfer tubes 9a and 9b, the bend part 9c, the temperature sensor 10, and the temperature sensors 21A and 21B are respectively provided. Each configuration or arrangement is the same as in the case of the outdoor heat exchanger 4, and thus description thereof is omitted.

그리고 실내 열교환기(9)의 출구에 냉매유로(3d)의 상류측이 접속됨으로써 압축식 냉동사이클을 수행하기 위한 냉매 순환 유로가 구축된다.The upstream side of the refrigerant passage 3d is connected to the outlet of the indoor heat exchanger 9, whereby a refrigerant circulation passage for performing a compression refrigeration cycle is constructed.

제어유니트(50)는 이러한 압축식 냉동사이클을 동작시키는 동시에 에너지 효율이 최적상태로 운전되도록 제어를 수행하기 위한 제어수단을 갖춘 유니트이다.The control unit 50 is a unit equipped with control means for performing the control such that the compression refrigeration cycle is operated and the energy efficiency is optimally operated.

그 개략 구성은 온도검출부(14), 과열도/냉각도 산출부(15), 팽창밸브 제어수단(16), 운전모드 제어수단(18), 압축기 제어수단(17), 사방밸브 제어수단(19)으로 이루어진다.The schematic configuration includes a temperature detecting unit 14, a superheat / cooling degree calculating unit 15, an expansion valve control unit 16, an operation mode control unit 18, a compressor control unit 17, and a four-way valve control unit 19. )

그 구체적 구성은 적당한 수단을 채용하면 된다. 예를 들어 각각 적당한 전기 회로가 구성된 회로기판부재로서 독립적으로 구성하는 것도 가능하고 적당한 입출력 인터페이스, 기억수단을 구비한 마이크로컴퓨터에 내장된 프로그램에 의해 실 현되는 것 또한 가능하다.The concrete structure may employ | adopt an appropriate means. For example, it is possible to configure independently as a circuit board member each having suitable electric circuits, and it is also possible to be implemented by a program embedded in a microcomputer having an appropriate input / output interface and storage means.

온도검출부(14)는 온도검출수단(14a, 14b)으로 이루어진다.The temperature detector 14 is composed of temperature detectors 14a and 14b.

온도검출수단(14a)은 온도센서(11, 12, 20A, 20B, 21A, 21B)에 의해 검출되는 압축기 토출온도(T_hd), 압축기 흡입온도(T_hs), 실외기 입구온도(t₁), 실외기 출구온도(T₁), 실내기 입구온도(t₂), 실내기 출구온도(T₂)를 수치 연산처리 가능한 디지털 신호로 변환하기 위한 수단이다.The temperature detecting means 14a includes the compressor discharge temperature T _hd , the compressor suction temperature T _hs , the outdoor unit inlet temperature t ₁ , which are detected by the temperature sensors 11, 12, 20A, 20B, 21A, 21B. It is a means for converting the outdoor unit outlet temperature T ₁ , the indoor unit inlet temperature t ₂ , and the indoor unit outlet temperature T ₂ into a digital signal capable of numerical calculation.

온도검출수단(14b)은 온도센서(5, 10)에 의해 검출되는 벤드부 온도(T_bV, T_bL)를 수치 연산처리 가능한 디지털 신호로 변환하기 위한 수단이다.The temperature detecting means 14b is a means for converting the bend part temperatures T _bV and T _bL detected by the temperature sensors 5 and 10 into digital signals capable of numerical calculation.

과열도/냉각도 산출부(15)는 도1(b)에 도시된 바와 같이, 온도검출수단(14b)으로부터 출력되는 온도신호 중간부 냉매압력 산출수단(15a), 냉매압력 보정수단(15b), 포화온도 산출수단(15c), 과열도/과냉각도 산출수단(15d)으로 이루어진다.As shown in Fig. 1 (b), the superheat degree / cooling degree calculating section 15 includes a temperature signal intermediate part refrigerant pressure calculating means 15a and a refrigerant pressure correcting means 15b outputted from the temperature detecting means 14b. , Saturation temperature calculating means 15c, and superheat / supercooling degree calculating means 15d.

중간부 냉매압력 산출수단(15a)은 온도검출수단(14b)으로부터 입력되는 벤드부 온도(T_bV, T_bL)를 냉매의 온도 압력특성을 참조함으로써 각각 대응하는 증기압력(P_e)(중간부 냉매압력), 응축 압력(P_c)(중간부 냉매압력)을 산출하기 위한 수단이다.The middle portion refrigerant pressure calculating means 15a refers to the bend portion temperatures T _bV and T _bL input from the temperature detecting means 14b by referring to the temperature pressure characteristics of the refrigerant, respectively, corresponding steam pressures P _e (intermediate portion). Means for calculating the refrigerant pressure) and the condensation pressure P _c (middle refrigerant pressure).

냉매의 온도 압력특성은 미리 근사식을 작성하여 그 계수의 데이타를 기억하도록 하거나 또는 표 데이타로서 기억하는 것도 가능하다.The temperature and pressure characteristics of the coolant may be approximated in advance to store the coefficient data or stored as tabular data.

냉매압력 보정수단(15b)은 중간부 냉매압력 산출수단(15a)으로부터 입력되는 증기압력(P_e), 응축 압력(P_c)을 각각 평균하여 중간부의 길이 방향의 위치에 따른 냉매측 압력 손실량을 가산하고 실외 열교환기(4) 또는 실내 열교환기(9)의 출구부의 냉매 포화증기 압력(P_esV), 냉매 포화액 압력(P_csL)을 산출하기위한 수단이다. The refrigerant pressure correction means 15b averages the steam pressure _Pe and the condensation pressure P _c inputted from the intermediate refrigerant pressure calculation means 15a, respectively, and calculates the refrigerant pressure loss amount according to the position in the longitudinal direction of the intermediate portion. and adding a means for calculating the outdoor heat exchanger 4 or the refrigerant outlet portion saturation vapor pressure (P _esV) of the indoor heat exchanger 9, a refrigerant saturated liquid pressure (P _csL).

포화온도 산출수단(15c)은 냉매의 온도 압력특성에 따라 냉매압력 보정수단(15b)으로부터 입력되는 냉매 포화증기 압력(P_esV), 냉매 포화액 압력(P_csL)으로부터 각각 냉매 포화증기 온도(T_esV), 냉매 포화액 온도(T_csL)을 산출하기위한 수단이다. The saturation temperature calculating means 15c is a refrigerant saturation steam temperature T from the refrigerant saturation vapor pressure P _esV and the refrigerant saturation liquid pressure P _csL respectively input from the refrigerant pressure correction means 15b according to the temperature pressure characteristic of the refrigerant. _esV ) and means for calculating the refrigerant saturation liquid temperature (T _csL ).

과열도/과냉각도 산출수단(15d)은 포화온도 산출수단(15c)으로부터 입력되는 냉매 포화증기 온도(T_esV), 냉매 포화액 온도(T_csL)와, 온도검출수단(14a)으로부터 입력되는 실외기 출구온도(T₁), 실내기 출구온도(T₂)의 각각의 차로부터 냉매 과열도(SH), 냉매 과냉각도(SC)을 산출하기 위한 수단이다.The superheat degree / supercooling degree calculation means 15d is a refrigerant saturation steam temperature T _esV inputted from the saturation temperature calculation means 15c, a refrigerant saturation liquid temperature T _csL , and an outdoor unit input from the temperature detection means 14a. It is a means for calculating the refrigerant superheat degree SH and the refrigerant subcooling degree SC from the difference between the outlet temperature T ₁ and the indoor unit outlet temperature T ₂ .

팽창밸브 제어수단(16)은 과열도/냉각도 산출부(15)로부터 입력되는 냉매 과열도(SH), 냉매 과냉각도(SC)에 따라 냉방 운전의 경우에는 냉매 과열도(SH)를, 난방 운전의 경우에는 냉매 과냉각도(SC)을 각각 소정 범위가 되도록 팽창밸브(7)의 개도를 제어하기위한 수단이다.The expansion valve control means 16 heats the refrigerant superheat degree SH in the case of the cooling operation according to the refrigerant superheat degree SH and the refrigerant supercooling degree SC input from the superheat degree / cooling degree calculation unit 15. In the case of operation, it is a means for controlling the opening degree of the expansion valve 7 so that refrigerant | coolant subcooling degree SC may become a predetermined range, respectively.

운전모드 제어수단(18)은 공기조화장치(1)의 동작 제어를 수행하는 동시에, 적어도 냉방, 난방 운전을 선택적으로 전환시키는 제어를 수행하기위한 수단이다.The operation mode control means 18 is a means for performing operation control of the air conditioner 1 and at the same time performing control for selectively switching at least cooling and heating operations.

과열도/냉각도 산출부(15)에 대해서는 냉방·난방 운전의 운전 모드를 통지하고, 압축기 제어수단(17)에 대해서는 제어 온도에 따른 냉매 압축 압력 등을 출 력하고, 사방밸브 제어수단(19)에 대해서는 냉방·난방 운전의 운전 모드에 따라 압축기(2)로부터 토출되는 냉매가 흐르는 방향을 전환시키는 제어 신호를 출력하도록 되어 있다.The superheat degree / cooling degree calculation unit 15 notifies the operation mode of the cooling / heating operation, the compressor control means 17 outputs the refrigerant compression pressure or the like according to the control temperature, and the four-way valve control means 19 ), A control signal for switching the flow direction of the refrigerant discharged from the compressor 2 in accordance with the operation mode of the cooling / heating operation is output.

공기조화장치(1)의 동작에 대해 냉방 운전의 경우를 중심으로 설명한다.The operation of the air conditioner 1 will be described centering on the cooling operation.

도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 공기조화장치의 동작을 설명하기 위한 모식적인 P-I선도이다. 도3은 냉매 과열도(SH), 냉매 과냉각도(SC)와 에너지 효율(COP)과의 관계를 나타낸 개념도이다.2 is a schematic P-I diagram for explaining the operation of the air conditioner according to the embodiment of the present invention. 3 is a conceptual diagram showing the relationship between the refrigerant superheat degree SH, the refrigerant supercooling degree SC, and the energy efficiency COP.

주지된 바와 같이 압축식 냉동사이클은 일반적으로 가로축에 엔탈피(h), 세로축에 압력(P)을 나타낸 P-I선도 상에서 상부가 길고, 좌단의 내각이 모두 직각인 사다리꼴로서 기술된다(도 2의 사다리꼴 P₁P₂P₃P₄). 그리고 상태량이 이 사다리꼴의 변 위에서 반시계 방향(도면에서 화살표 방향)을 따라 변화된다. 직선P₃P₄가 증발기, 직선P₄P₁이 압축기(2), 직선P₁P₂가 응축기, 직선P2P3이 팽창밸브(7)에서의 변화를 나타낸다.As is well known, compression refrigeration cycles are generally described as trapezoids with long tops on the PI diagram showing enthalpy (h) on the horizontal axis and pressure (P) on the vertical axis, and the interior angles of the left end are all orthogonal (the trapezoid P of FIG. 2). ₁ P ₂ P ₃ P ₄ ). Then, the state quantity changes along the counterclockwise side (counterclockwise in the direction of the arrow). A straight line P ₃ P ₄ represents an evaporator, a straight line P ₄ P ₁ represents a compressor 2, a straight line P ₁ P ₂ represents a condenser, and a straight line P ₂ P ₃ represents a change in the expansion valve 7.

그러나 이것은 이상적인 경우로서 실제로는 증발기, 응축기에서의 냉매측 압력 손실을 무시할 수 없으므로 직선 P₃P₄가 경사져 직선 P₃P₄가 되고(P₄>P₄), 직선P₁P₂가 경사져 직선 P₁P₂가 되어(P₂>P₂) 사변형 P₁P₂P₃P₄와 같은 궤적을 거치는 변화를 일으킨다. 또한 일반적으로 응축기의 냉매측 압력 손실보다 증발기의 냉매측 압력 손실이 커진다.However, this is an ideal case. In reality, since the pressure loss on the refrigerant side of the evaporator and condenser cannot be ignored, the straight line P ₃ P ₄ is inclined to become straight P ₃ P ₄ (P ₄ > P ₄ ), and the straight line P ₁ P ₂ is inclined to be straight P ₁ P ₂ (P ₂ > P ₂ ), causing a change over the same trajectory as quadrilateral P ₁ P ₂ P ₃ P ₄ . In addition, the refrigerant side pressure loss of the evaporator is generally larger than the refrigerant side pressure loss of the condenser.

이러한 냉동사이클에서 냉방 운전시의 에너지 효율(COP)은 증발기에서의 냉매 과열도(SH)의 함수가 되어 도3에 도시된 바와 같이 소정 범위의 냉매 과열도(SH)에 대해 극대값(Q₁)을 갖는 곡선(40)과 같은 변화를 나타낸다. 따라서 냉매 과열도(SH)를 에너지 효율(COP)이 Q₂이상이 되는 소정 구간(W) 사이의 값을 취하도록 운전 상태를 제어함으로써 효율적이고 양호한 최적상태의 냉방 운전을 수행할 수 있다.In this refrigeration cycle, the energy efficiency (COP) during the cooling operation is a function of the refrigerant superheat degree (SH) in the evaporator, and as shown in FIG. 3, the maximum value (Q ₁ ) for the refrigerant superheat degree (SH) in a predetermined range. It shows the same change as the curve 40 having. Therefore, by controlling the operating state such that the refrigerant superheat degree SH is a value between the predetermined sections W where the energy efficiency COP becomes Q ₂ or more, efficient and good cooling operation can be performed.

또한 난방 운전의 경우에는 마찬가지로 응축기에서 냉매 과냉각도(SC)를 소정 범위가 되도록 제어함으로써 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.In the case of the heating operation, the same effect can be obtained by controlling the refrigerant subcooling degree SC in a predetermined range in the condenser.

냉매 과열도(SH)(냉매 과냉각도(SC))는 팽창밸브(7)의 개도에 의해 제어할 수 있다. 따라서 최적의 냉동사이클 제어를 수행하기 위해서는 냉매 과열도(SH)(냉매 과냉각도(SC))를 정확히 검출하는 것이 대단히 중요하다.The coolant superheat degree SH (coolant supercooling degree SC) can be controlled by the opening degree of the expansion valve 7. Therefore, in order to perform the optimal refrigeration cycle control, it is very important to accurately detect the refrigerant superheat degree (SH) (coolant subcooling degree (SC)).

냉매측 압력 손실이 없는 이상적인 경우의 냉매 과열도(SH₀)는 증발기 내의 습한 증기압력(P_e)과 냉매 포화증기 압력(P_esV)이 같으므로 예를 들어 온도센서(10)에서 검출된 온도로부터 습한 증기압력(P_e)을 산출하고 그것을 냉매 포화증기 압력(P_esV)으로 하여 포화 증기온도(T_e0)로 환산하고, 온도센서(21B)에 의해 검출되는 실내기 출구온도(T₀)와의 차로부터In the ideal case where there is no pressure loss on the refrigerant side, the refrigerant superheat degree (SH ₀ ) is _{equal to} the wet steam pressure _Pe in the evaporator and the refrigerant saturation vapor pressure P _esV , and thus the temperature detected by the temperature sensor 10, for example. The wet steam pressure (P _e ) is calculated from the same, and it is converted into the saturated steam temperature (T _e0 ) as the refrigerant saturated steam pressure (P _esV ), and is _compared with the indoor unit outlet temperature (T ₀ ) detected by the temperature sensor (21B). From the car

SH₀= T₀- T_e0(1) SH ₀ = T ₀ -T _e0 (1)

를 구할 수 있다.Can be obtained.

본 실시 형태에서의 냉방 운전시의 실내 열교환기 출구의 냉매 과열도(SH)에 대해 설명한다.Refrigerant superheat degree SH of the indoor heat exchanger exit at the time of cooling operation in this embodiment is demonstrated.

도2에서 곡선(31)은 어떤 운전 상태에서의 냉매의 포화액선(31a)과 포화 증기선(31b)을 나타낸다.Curve 31 in Fig. 2 shows the saturated liquid line 31a and the saturated vapor line 31b of the refrigerant in a certain operating state.

곡선(32, 33, 34, 35, 36)은, 단일 냉매인 경우의 등온선을 나타낸다. 이 선들은 포화액선(31a)을 경계로 한 액체측에서는 가파른 좌향상승 곡선이 되고 포화 증기선(31b)을 경계로 한 과열 증기측에서는 우향 하강의 곡선이 되고, 포화액선(31a)과 포화 증기선(31b) 사이의 습한 증기측에서는 수평한 직선이 된다. 그리고 동일 엔탈피에서는 압력이 큰 쪽이 고온으로 되어 있다. 이 등온선들에서 온도는 참조부호 뒤에 괄호 표기했다.Curves 32, 33, 34, 35 and 36 represent isotherms in the case of a single refrigerant. These lines become steep leftward upward curves on the liquid side bounded by the saturated liquid line 31a and downwardly descending curves on the superheated steam side bounded by the saturated steam line 31b. On the wet steam side in between, it becomes a horizontal straight line. In the same enthalpy, the larger the pressure, the higher the temperature. In these isotherms, the temperature is shown in parentheses after the reference sign.

점 P₃은 실내 열교환기(9)의 입구, 점 P₄는 실내 열교환기(9)의 출구의 상태량을 나타내며 압력이 각각 P₃, P₄이다. 각각의 온도는 실내기 입구온도(t₂), 실내기 출구온도(T₂)이며 각각 온도센서(21A, 21B)에 의해 검출된다.Point P ₃ represents the state quantity at the inlet of the indoor heat exchanger 9, point P ₄ at the outlet of the indoor heat exchanger 9, and the pressures are P ₃ , P _4, respectively. Each temperature is an indoor unit inlet temperature t ₂ , an indoor unit outlet temperature T ₂ , and is detected by temperature sensors 21A and 21B, respectively.

벤드부 온도(T_bV)는 온도센서(10)에 의해 검출된다. 이 벤드부(9c)에서의 냉매의 증기압력(P_e)은 냉매측 압력 손실이 없을 경우의 증기압력(P_e)보다 작으므로 Bend part temperature T _bV is detected by temperature sensor 10. The vapor pressure P _e of the refrigerant in this bend part 9c is smaller than the vapor pressure P _e when there is no pressure loss on the refrigerant side.

T_bV < T_e0(2)T _bV <T _e0 (2)

이다(곡선 33, 34 참조).(See curves 33 and 34).

또한 냉매 포화증기 압력(P_esV)은 포화 증기선(31b)과 직선 P₃P₄과의 교점으로부터 얻을 수 있고 냉매 포화증기 온도는 점(P_esV)를 지나는 등온선인 곡선(32)이 나타내는 온도(T_esV)이다. 도 2를 통해 알 수 있는 바와 같이In addition, the refrigerant saturated steam pressure P _esV can be obtained from the intersection of the saturated steam line 31b and the straight line P ₃ P _4, and the refrigerant saturated steam temperature is the temperature indicated by the curve 32 which is an isotherm passing through the point P _esV . T _esV ). As can be seen from FIG.

T_esV < T_Bv (3）T _esV <T _Bv (3)

이다.to be.

냉매 과열도(SH)는Refrigerant superheat (SH) is

SH = T₂ - T_esV (4）SH = T ₂ -T _esV (4)

이다.to be.

이어서 본 실시 형태에서 벤드부 온도(T_bV)로부터 냉매 포화증기 온도(T_esV)를 산출하는 방법에 대해 설명한다.The following describes how to calculate the refrigerant saturated steam temperature (T _esV) from a bend section temperature (T _bV) in this embodiment.

온도센서(5, 10)의 검출 출력이 온도검출수단(14b)으로 입력되어 각각 벤드 부 온도(T_bL, T_bV)가 얻어진다.The detection outputs of the temperature sensors 5 and 10 are input to the temperature detection means 14b to obtain bend sub-temperatures T _bL and T _bV , respectively.

그리고 그 온도들이 중간부 냉매압력 산출수단(15a)으로 입력되면 응축 압력(P_c), 증발 압력(P_e)이 산출된다. 즉 중간부 냉매압력 산출수단(15a)에 미리 냉매의 온도 압력특성을 근사식 g 등으로서 작성하여 예를 들어When the temperatures are input to the intermediate refrigerant pressure calculation means 15a, the condensation pressure P _c and the evaporation pressure _Pe are calculated. That is, the temperature and pressure characteristics of the refrigerant are prepared in advance in the intermediate refrigerant pressure calculation means 15a as an approximation equation g, for example.

P_c = g (T_bL) (5)P _c = g (T _bL ) (5)

P_e = g (T_bV) (6)P _e = g (T _bV ) (6)

에 의해 산출할 수 있다.It can calculate by

그리고 냉매압력 보정수단(15b)에 의해 증발 압력(Pe)으로부터 냉매 포화증기 압력(P_esV)을 산출한다.The refrigerant saturation vapor pressure _PesV is calculated from the evaporation pressure Pe by the refrigerant pressure correction means 15b.

이를 위해 냉매압력 보정수단(15b)에 미리 압축기(2)에 대해 응축 압력(P_c), 증발 압력(P_e)를 파라미터로 한 냉매순환량(G_r)을 구하는 실험 상관식(f)을 작성해 둔다. 즉To this end, an experimental correlation equation (f) is obtained in which the refrigerant pressure correction means (15b) calculates the refrigerant circulation amount (G _r ) with the condensation pressure (P _c ) and the evaporation pressure (P _e ) as parameters for the compressor 2 in advance. Put it. In other words

Gr = f(P_c, P_e) (7)Gr = f (P _c , P _e ) (7)

한편 전열관(9a)의 전열관 내경, 내면 홈 형상 등의 열교환기 사양으로부터 단위 길이 당 냉매 유동저항(F)을 냉매압력과 냉매순환량(Gr)의 함수로서 기술할 수 있으므로 그것을 작성해 둔다. 그러면 전열관(9a)의 길이(온도센서(21A, 21B) 간의 길이)를 L_e로 하여 실내 열교환기(9)의 냉매측 압력 손실(dPr)이 다음 식을 통해 산출된다.On the other hand, since the refrigerant flow resistance F per unit length can be described as a function of the refrigerant pressure and the refrigerant circulation amount Gr from the heat exchanger specifications such as the inner diameter of the heat transfer tube 9a and the inner groove of the heat transfer tube, the description is made. Then, with the length of the heat transfer pipe 9a (the length between the temperature sensors 21A and 21B) as L _e , the refrigerant-side pressure loss dPr of the indoor heat exchanger 9 is calculated through the following equation.

dPr = F(P_e, Gr)ㆍL_e (8）dPr = F (P _e , Gr) · L _e (8)

따라서 다음 식에 의해 냉매 포화증기 압력(P_esV)이 산출된다.Therefore, the refrigerant saturated steam pressure P _esV is calculated by the following equation.

P_esV = P_e - dPrㆍ(L_b/L_e) (9)P _esV = P _e -d Pr · (L _b / L _e ) (9)

여기서, 길이(L_b)는 온도센서(10)의 배치 위치에서 온도센서(21B)의 배치 위치까지의 길이이다. 특히 온도센서(10a)가 전열관(9a)의 길이 방향의 중앙에 마련되어 있을 경우에는 (L_b/L_e)=1/2이다.Here, the length L _b is the length from the arrangement position of the temperature sensor 10 to the arrangement position of the temperature sensor 21B. In particular there is a _{_{(L b / L e) =}} 1/2 If the temperature sensor (10a) is provided in the center of the longitudinal direction of the heat transfer tube (9a).

또한 냉매압력 보정수단(15b)에서 각 식의 작성 방법은 임의에 따른다. 예를 들어 식(7), (8)을 정리하여 압력 보정항(ΔP_e)을 다음식 (10)과 같이 구하는 상관 근사식, 데이터 테이블 등을 준비하여 작성하도록 하는 것도 가능하다.In addition, the preparation method of each formula in refrigerant | coolant pressure correction means 15b is arbitrary. For example, it is also possible to prepare and prepare a correlation approximation equation, a data table, and the like, in which equations (7) and (8) are summarized to obtain the pressure correction term ΔP _e as in the following equation (10).

ΔP_e = F(P_e, f(P_c, P_e))ㆍL_eㆍ(L_b/L _e) (10)ΔP _e = F (P _e , f (P _c , P _e )) · L _e ㆍ (L _b / L _e ) (10)

이에 따라 식 (9)는Accordingly, equation (9)

P_esV= P_e- ΔP_e (9a) P _esV = P _e -ΔP _e (9a)

와 같이 작성할 수 있다.Can be written as:

또한 (L_b/L_e)을 파라미터로 하는 함수로서 작성하는 것도 가능하다.It is also possible to write as a function that takes (L _b / L _e ) as a parameter.

이어서 포화온도 산출수단(15c)에 의해 냉매 포화증기 압력(P_esV)으로부터 냉매 포화증기 온도(T_esV)를 산출한다. 이를 위해 포화온도 산출수단(15c)에는 냉매 포화증기 압력(P_esV)과 냉매 포화증기 온도(T_esV)와의 상관 근사식H를 미리 작성해 둔다.Subsequently, the saturation temperature calculation means 15c calculates the refrigerant saturation steam temperature T _esV from the refrigerant saturation steam pressure P _esV . To this end, in the saturation temperature calculating means 15c, a correlation approximation equation H between the refrigerant saturation vapor pressure P _esV and the refrigerant saturation vapor temperature T _esV is prepared in advance.

따라서 다음 식을 통해 냉매 포화증기 온도(T_esV)가 산출된다.Therefore, the refrigerant saturated steam temperature (T _esV ) is calculated through the following equation.

T_esV= H(P_esV) (11)T _esV = H (P _esV ) (11)

그리고 과열도/냉각도 산출부(15d)에서, 포화온도 산출수단(15c)에 의해 입 력되는 냉매 포화증기 온도(T_esV)와 온도검출수단(14a)으로부터 입력되는 실내기 출구온도(T₂)를 통해 상기 식 (4)에 의해 냉매 과열도(SH)를 구할 수 있다.In the superheat degree / cooling degree calculation section 15d, the refrigerant saturation steam temperature T _esV input by the saturation temperature calculation means 15c and the indoor unit outlet temperature T ₂ input from the temperature detection means 14a. Through the equation (4) can be obtained through the refrigerant superheat degree (SH).

이와 같이 본 실시 형태에 따르면 냉매측 압력 손실을 보정함으로써 냉매 포화증기 온도(T_esV)를 정밀하게 산출하고 냉매 과열도(SH)를 구할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, the refrigerant saturation steam temperature T _esV can be precisely calculated and the refrigerant superheat degree SH can be obtained by correcting the refrigerant pressure loss.

그리고 냉매 과열도(SH)의 값이 소정 범위가 되도록 압축기 제어수단(17)에 의해 팽창밸브(7)의 개도를 제어한다.And the opening degree of the expansion valve 7 is controlled by the compressor control means 17 so that the value of refrigerant | coolant superheat degree SH may become a predetermined range.

통상의 냉방 운전에서는 예를 들면 T_bV= 5(), T₂= 6(), T_esV = 3()과 같은 값이 되므로 냉매 과열도 SH=3(K)가 된다. 따라서 T_bV= T₂로 간주하여 냉매 과열도(SH₀)를 제어에 이용할 경우 큰 오차를 갖게 되는 것에 반해 본 실시 형태에 따르면 매우 정확한 제어가 가능해짐을 알 수 있다.In a normal cooling operation, for example, a _{T bV = 5 (), T} 2 = 6 (), T esV = 3 , so the same value as the (), the refrigerant superheating degree SH = 3 (K). Therefore, when the refrigerant superheat degree SH ₀ is used for control in consideration of T _bV = T ₂ , a large error can be obtained, and according to the present embodiment, it can be seen that very precise control is possible.

이 때 고가의 압력센서를 사용하지 않고 간소하며 저렴한 온도센서에 의해 압력을 산출할 수 있는 이점이 있다.At this time, there is an advantage that the pressure can be calculated by a simple and inexpensive temperature sensor without using an expensive pressure sensor.

또한 상기의 동작 설명에서는 주로 냉방 운전의 경우에 대해 설명했으나 난방 운전의 경우 또한 상기한 설명으로부터 용이하게 이해할 수 있다.In addition, although the above operation description mainly described the case of the cooling operation, the case of the heating operation can also be easily understood from the above description.

난방 운전의 경우에는 운전모드 제어수단(18), 사방밸브 제어수단(19)에 의해 사방밸브(8)의 접속을 전환하여 냉매의 순환방향을 역전시킨다. 이에 따라 실외 열교환기(4)가 증발기의 작용을 하고 실내 열교환기(9)가 응축기의 작용을 하므로 에너지 효율이 최적이 되도록 냉동사이클을 제어하기 위해서는 응축기의 냉매 과냉각도(SC)가 소정 범위가 되도록 팽창밸브(7)를 제어한다.In the heating operation, the connection between the four-way valve 8 is switched by the operation mode control means 18 and the four-way valve control means 19 to reverse the circulation direction of the refrigerant. Accordingly, since the outdoor heat exchanger 4 acts as an evaporator and the indoor heat exchanger 9 acts as a condenser, the refrigerant subcooling degree SC of the condenser has a predetermined range in order to control the refrigerating cycle for optimum energy efficiency. The expansion valve 7 is controlled so that it may be.

응축 압력(P_c)에 압력보정을 수행하여 냉매포화액 압력(P_csL)을 구하고 이 압력을 통해 냉매 포화액 온도(T_csL)를 산출하여 실내기 출구온도(T₂)와의 차로부터 Perform pressure correction on the condensation pressure (P _c ) to obtain the refrigerant saturation liquid pressure (P _csL ), and calculate the refrigerant saturation liquid temperature (T _csL ) from the difference from the indoor unit outlet temperature (T ₂ ).

SC = T_csL - T₂(12)SC = T _csL -T ₂ (12)

를 산출한다.Calculate

단 이 경우의 실내기 출구온도(T₂)는 상기한 바와 달리 온도센서(21A)에서 검출되는 온도를 채용하게 된다.However, the indoor unit outlet temperature T _{2 in} this case adopts the temperature detected by the temperature sensor 21A differently from the above.

이 때 상기 냉매의 온도 압력 특성 등의 상관 근사식, 함수 등도 모두 응축기의 것을 채용함은 물론이다.At this time, it is a matter of course that all of the correlation approximation equations, functions, and the like such as temperature and pressure characteristics of the refrigerant are employed in the condenser.

아울러 냉매가 혼합 냉매인 경우에도 단지 2상 영역에서 등온선이 기울기를 갖는 것을 제외하고는 본 발명을 동일하게 적용할 수 있다.In addition, even when the refrigerant is a mixed refrigerant, the present invention can be applied in the same manner except that the isotherm has a slope only in the two-phase region.

또한 상기 설명에서는 실내의 냉난방 운전의 최적화를 목적으로 하고 있어 실내 열교환기를 제어 대상으로 한 예를 설명했으나, 실외 열교환기에 마련된 온도센서 등에서 실외 열교환기를 제어 대상으로 하는 것 또한 가능함은 물론이다.In addition, in the above description, an example of controlling an indoor heat exchanger has been described in order to optimize indoor / heating and heating operation. However, it is also possible to control the outdoor heat exchanger using a temperature sensor provided in the outdoor heat exchanger.

일반적으로 복수의 열교환기를 갖는 냉동사이클 시스템에 있어서 어느 열교환기를 제어 대상으로 할지는 자유롭게 선택할 수 있고 따라서 제어 대상이 실내기에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 실외기가 1대이고 실내기가 다수대 존재하는 멀티시스템의 경우에는 모든 운전패턴에 대응하기 위해서는 실내기의 운전수가 적을 경우 실외기의 능력 과다를 억제하기 위해 실외기의 능력을 저하시키는 방법을 고려할 수 있다. 이 경우 냉방시 실외기를 제어 대상으로 하여 실외 열교환기 출구(응축기)에서의 과냉각도를 크게 하여 응축기의 냉매측 유효 전열면적을 작게 할 때의 지표로 사용하는 등의 방법을 생각할 수 있다.In general, in a refrigeration cycle system having a plurality of heat exchangers, which heat exchanger is to be controlled can be freely selected, and therefore the control target is not limited to the indoor unit. For example, in the case of a multi-system in which there are one outdoor unit and many indoor units, in order to cope with all driving patterns, when the number of indoor unit is small, a method of reducing the capacity of the outdoor unit can be considered in order to suppress the excessive capacity of the outdoor unit. have. In this case, a method of controlling the outdoor unit during cooling to increase the supercooling degree at the outlet of the outdoor heat exchanger (condenser) to increase the effective heat transfer area of the refrigerant side of the condenser can be considered.

단 제어 대상이 특정한 열교환기로 한정되어 있을 경우에는 출입구 온도센서나 중간부 냉매 온도센서 등은 특정한 열교환기에만 설치할 수도 있다.However, when the control target is limited to a specific heat exchanger, the entrance temperature sensor or the intermediate refrigerant temperature sensor may be installed only in the specific heat exchanger.

본 발명의 공기조화장치에 따르면 저렴한 온도센서에 의한 검출 온도를 중간부 냉매압력으로 환산하도록 한 간소한 구성을 통해 냉매측 압력 손실 보정을 수행할 수 있으므로 운전시 냉매측 포화 압력을 정밀하게 구할 수 있고 이에 의해 고정밀도의 냉매 과열도 또는 냉매 과냉각도를 이용하여 팽창밸브의 개도를 제어할 수 있으므로 냉동사이클을 최적상태로 제어할 수 있는 효과를 갖는다.According to the air conditioner of the present invention, the refrigerant pressure loss correction can be performed through a simple configuration that converts the detected temperature by the low-cost temperature sensor into the intermediate refrigerant pressure, so that the refrigerant side saturation pressure can be precisely calculated during operation. Since the opening degree of the expansion valve can be controlled by using a high-precision refrigerant superheat degree or a refrigerant supercooling degree, the refrigeration cycle can be optimally controlled.

Claims

An air conditioner for arranging at least two heat exchangers, compressors, and expansion valves used as a condenser and an evaporator on a flow path, and circulating a refrigerant through the flow path to perform a compression refrigeration cycle control.

An entrance temperature sensor for detecting a refrigerant entrance pipe temperature of at least one heat exchanger of the heat exchangers;

An intermediate refrigerant temperature sensor provided in an intermediate portion of the refrigerant passage in the at least one heat exchanger;

Intermediate refrigerant pressure calculation means for calculating the intermediate refrigerant pressure in the heat exchanger from the detected temperature of the intermediate refrigerant temperature sensor;

Refrigerant pressure correction means for calculating a refrigerant side saturation pressure by correcting a refrigerant side pressure loss from an intermediate portion of said refrigerant passage to said at least one heat exchanger outlet at said intermediate portion refrigerant pressure;

Saturation temperature calculation means for calculating a refrigerant saturation steam temperature or a refrigerant saturation liquid temperature by converting the refrigerant-side saturation pressure calculated by the refrigerant pressure correction means into a temperature;

Calculation of superheat / supercooling degree for calculating a refrigerant superheat degree or a refrigerant subcooling degree from an outlet temperature detected by the entrance temperature sensor provided at the outlet side of the at least one heat exchanger and the refrigerant saturation steam temperature or the refrigerant saturation liquid temperature. Sudan,

And expansion valve control means for controlling the opening degree of said expansion valve so that said refrigerant superheat degree or refrigerant supercooling degree calculated by said superheat degree / supercooling degree calculation means is within a predetermined temperature range.

The method of claim 1,

And said intermediate part coolant temperature sensor is installed at substantially the center of the longitudinal direction of the refrigerant passage in said heat exchanger.

The method according to claim 1 or 2,

And a flow path bent portion in which the coolant flow path of the heat exchanger is bent outwardly to protrude.