KR100710311B1 - Air-conditioning system and controlling method for the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 운전 효율을 증가시킬 수 있는 공기조화 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioning system and a control method thereof that can increase the driving efficiency.
본 발명은 유입된 냉매 중에서 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하는 상분리기; 상기 상분리기에서 분리된 액상 냉매를 증발시키는 증발기; 상기 증발기를 통과한 냉매가 유입되는 제 1 압축장치와, 상기 상분리기에서 분리된 기상 냉매가 유입되는 제 2 압축장치를 갖는 압축기; 상기 상분리기와 연결된 냉매배관상에 설치되는 팽창밸브; 그리고 상기 상분리기의 냉매수위를 조절하기 위하여 상기 팽창밸브를 제어하는 제어장치를 포함하는 공기 조화 시스템을 제공한다.The present invention comprises a phase separator for separating the gaseous refrigerant and the liquid phase refrigerant from the introduced refrigerant; An evaporator for evaporating the liquid refrigerant separated from the phase separator; A compressor having a first compression device through which the refrigerant passing through the evaporator flows and a second compression device through which the gaseous phase refrigerant separated from the phase separator flows in; An expansion valve installed on the refrigerant pipe connected to the phase separator; And it provides an air conditioning system including a control device for controlling the expansion valve to adjust the refrigerant level of the phase separator.
압축기, 기상 냉매, 액상 냉매, 압력센서, 상분리기, 공기조화 시스템 Compressor, gaseous refrigerant, liquid refrigerant, pressure sensor, phase separator, air conditioning system
Description
도 1은 종래 공기조화 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.1 is a view schematically showing the configuration of a conventional air conditioning system.
도 2는 본 발명에 따른 공기조화 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.2 is a view schematically showing the configuration of an air conditioning system according to the present invention.
도 3은 도 2에 적용되는 압축기를 개략적으로 나타낸 종단면도.3 is a longitudinal sectional view schematically showing a compressor applied to FIG. 2;
도 4는 도 2의 상분리기를 개략적으로 나타낸 종단면도.4 is a longitudinal sectional view schematically showing the phase separator of FIG.
도 5는 도 2의 공기조화 시스템에서 외부 부하에 따른 압축기의 운전상태를 나타내는 그래프.5 is a graph showing an operating state of a compressor according to an external load in the air conditioning system of FIG. 2.
도 6은 도 3의 압축기의 운전효율을 나타내는 그래프.6 is a graph showing the operating efficiency of the compressor of FIG.
도 7은 본 발명에 따른 공기조화 시스템의 제어방법을 나타낸 플로우 차트7 is a flowchart illustrating a control method of an air conditioning system according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
100: 압축기 110: 제1 압축장치100: compressor 110: first compression device
120: 제2 압축장치 140: 구동장치120: second compression device 140: drive device
200: 4방 밸브 300: 응축기200: 4-way valve 300: condenser
410: 제1 팽창밸브 420: 제2 팽창밸브410: first expansion valve 420: second expansion valve
500: 상분리기 511: 압력센서500: phase separator 511: pressure sensor
600: 증발기 710: 제1 냉매관600: evaporator 710: first refrigerant pipe
720: 제2 냉매관 730: 냉매제어밸브720: second refrigerant pipe 730: refrigerant control valve
740: 중간 냉매관740: intermediate refrigerant pipe
본 발명은 공기조화 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 운전효율을 증가시킬 수 있는 공기조화 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioning system, and more particularly, to an air conditioning system and a control method thereof capable of increasing operating efficiency.
일반적으로 공기조화 시스템은 냉매를 압축, 응축, 팽창 및 증발시키는 과정을 수행함에 따라 실내 공간을 냉방 또는/및 난방시키는 장치이다.In general, an air conditioning system is a device that cools and / or heats an indoor space by performing a process of compressing, condensing, expanding, and evaporating a refrigerant.
상기 공기조화 시스템은 실외기에 1대의 실내기가 연결되는 통상적인 공기조화 시스템과, 실외기에 다수대의 실내기가 연결되는 멀티 공기조화 시스템으로 구분된다. 또한, 공기조화 시스템은 냉매사이클을 일방향으로만 가동하여 실내에 냉기만을 공급하도록 냉방 시스템과, 냉매사이클을 양방향으로 선택적으로 가동하여 실내에 냉기 또는 온기를 공급하는 냉난방 시스템으로 구분된다. The air conditioning system is divided into a general air conditioning system in which one indoor unit is connected to an outdoor unit, and a multi air conditioning system in which a plurality of indoor units are connected to an outdoor unit. In addition, the air conditioning system is divided into a cooling system for supplying only the cool air to the room by operating the refrigerant cycle only in one direction, and a cooling and heating system for supplying cold or warm air to the room by selectively operating the refrigerant cycle in both directions.
도 1을 참조하여, 종래 분리형 공기조화기의 구성을 간단하게 설명한다.With reference to FIG. 1, the structure of the conventional separate type air conditioner is briefly demonstrated.
종래 공기조화기는 기본적으로 압축기(1a,1b), 응축기(3), 팽창밸브(4), 증발기(5)로 구성되는 냉동사이클을 형성한다. 그리고, 상술한 구성요소들은 냉매가 흐르는 통로역할을 하는 연결배관(7)에 의하여 연결된다.Conventional air conditioners form a refrigeration cycle consisting essentially of compressors (1a, 1b), condenser (3), expansion valve (4), evaporator (5). In addition, the above-described components are connected by a connection pipe 7 serving as a passage through which the refrigerant flows.
실내 공간을 냉방시키기 위하여 상기 공기조화기가 운전되는 과정을 냉매의 흐름을 따라 설명하면 다음과 같다.When the air conditioner is operated to cool the indoor space, the flow of the refrigerant will be described as follows.
증발기(5)에서 실내 공기와 열교환된 기체상태의 냉매는 압축기(1a,1b)로 유입된다. 상기 압축기(1a,1b)로 유입된 기상 냉매는 상기 압축기에서 고온 고압으로 압축된다. 이후에 기상 냉매는 응축기(3)로 유입되어 액상 냉매로 상변화를 하게 된다. 상기 응축기(3)에서 냉매가 상변화를 하면서 외부로 열을 방출하게 된다. The gaseous refrigerant exchanged with the indoor air in the evaporator 5 is introduced into the
이후에 응축기에서 배출되는 냉매는 팽창밸브(4)를 거치면서 팽창되고 증발기(5)로 유입된다. 증발기로 유입된 액상 냉매는 기상 냉매로 상변화를 하게 된다. 상기 냉매가 증발기에서 상변화를 하면서 외부의 열을 흡수하게 됨으로써 실내 공간을 냉방시키게 된다. 물론, 실내 공간을 난방시키기 위해서는 상기 냉동사이클을 역방향으로 운전시키면 된다.Afterwards, the refrigerant discharged from the condenser is expanded while passing through the expansion valve 4 and flows into the evaporator 5. The liquid refrigerant introduced into the evaporator is phase changed into the gaseous refrigerant. The refrigerant absorbs external heat while changing phase in the evaporator, thereby cooling the indoor space. Of course, in order to heat the indoor space, the refrigeration cycle may be operated in the reverse direction.
한편, 상기 증발기(5)와 압축기(1a,1b) 사이에는 어큐뮬레이터(6)가 설치된다. 상기 어큐뮬레이터에는 오일과 냉매의 혼합물이 일시적으로 저장된다. 상기 어큐뮬레이터는 냉매의 역류를 방지하고 액체의 냉매가 압축기에 유입되는 것을 방지하는 역할을 한다.Meanwhile, an
상기 압축기는 상기 어큐뮬레이터(6)와 각각 개별적으로 연결된 제1 압축기(1a) 및 제2 압축기(1b)로 구성된다. 상기 제1 및 제2 압축기(1a,1b)로는 서로 다른 용량을 가지고 있으며 일정한 운전속도를 가지는 정속 압축기가 사용된다. 따라서, 공기조화기에 요구되는 부하에 따라서 해당 압축기를 운전하게 된다. 또한, 상기 제1 압축기(1a)로 냉매가 유입되기 전에 제1 체크밸브(2a)에 의하여 냉매의 흐름이 제어되고, 상기 제2 압축기(1b)로 냉매가 유입되기 전에 제2 체크밸브(2b)에 의하여 냉매의 흐름이 제어된다.The compressor consists of a first compressor (1a) and a second compressor (1b), each connected individually to the accumulator (6). As the first and
그러나, 종래 공기 조화기에서는 요구되는 부하가 변하는 경우에도 압축기에 일정한 일이 공급됨으로써 불필요하게 전력이 소비되고 운전효율이 저하되는 문제가 있다.However, in the conventional air conditioner, even when the required load changes, there is a problem that power is unnecessarily consumed and operation efficiency is lowered by supplying a constant work to the compressor.
또한, 종래 공기 조화기에서는 두 개의 압축기를 별도로 설치하고, 각각의 구동장치를 별도로 구비함으로써 설치공간에 제약이 있고, 또한 공기조화기의 제작에 따른 비용이 증가되는 문제가 있다.In addition, in the conventional air conditioner, two compressors are separately installed, and each driving apparatus is separately provided, thereby limiting the installation space and increasing the cost of manufacturing the air conditioner.
또한, 종래 공기조화기의 운전영역은 각각의 압축기 용량에 의해서만 결정되므로 운전범위가 제한되는 문제가 있다.In addition, the operating range of the conventional air conditioner is determined only by the capacity of each compressor, there is a problem that the operating range is limited.
그리고, 액상 냉매가 압축기에 유입되어 압축기 냉매량이 과잉 충전되었을 경우 등에 있어서, 실린더 부위의 과팽창을 유발하고, 마모 현상으로 인해 압축기의 신뢰성이 급격히 저하되었다.In the case where the liquid refrigerant flows into the compressor and the amount of the compressor refrigerant is overcharged, the expansion of the cylinder portion is caused, and the reliability of the compressor is drastically lowered due to the wear phenomenon.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 운전효율을 증가시킬 수 있는 공기조화 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an air conditioning system and a method of controlling the same, which can increase operating efficiency.
본 발명의 다른 목적은 시스템의 운전영역을 확장시킬 수 있는 공기조화 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an air conditioning system and a method of controlling the same, which can expand the operating range of the system.
본 발명의 또 다른 목적은 운전방법이 간단하고, 제조비용을 줄일 수 있는 공기조화 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide an air conditioning system and a control method thereof, in which an operation method is simple and manufacturing cost can be reduced.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유입된 냉매 중에서 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하는 상분리기; 상기 상분리기에서 분리된 액상 냉매를 증발시키는 증발기; 상기 증발기를 통과한 냉매가 유입되는 제 1 압축장치와, 상기 상분리기에서 분리된 기상 냉매가 유입되는 제 2 압축장치를 갖는 압축기; 상기 상분리기와 연결된 냉매배관상에 설치되는 팽창밸브; 그리고 상기 상분리기의 냉매수위를 조절하기 위하여 상기 팽창밸브를 제어하는 제어장치를 포함하는 공기 조화 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises a phase separator for separating the gaseous refrigerant and the liquid phase refrigerant from the introduced refrigerant; An evaporator for evaporating the liquid refrigerant separated from the phase separator; A compressor having a first compression device through which the refrigerant passing through the evaporator flows and a second compression device through which the gaseous phase refrigerant separated from the phase separator flows in; An expansion valve installed on the refrigerant pipe connected to the phase separator; And it provides an air conditioning system including a control device for controlling the expansion valve to adjust the refrigerant level of the phase separator.
이때, 시스템은 상기 냉매의 상태와 관련된 데이터를 측정하는 측정센서를 더 포함하는 것이 특징이다.At this time, the system is characterized in that it further comprises a measuring sensor for measuring data related to the state of the refrigerant.
또한, 상기 제어장치는 외기온도에 따라 설정된 냉매상태에 관한 설정데이터와 상기 측정센서에서 측정된 측정데이터를 바탕으로 상기 팽창밸브를 조절하는 것이 바람직하다.In addition, the control device preferably adjusts the expansion valve on the basis of the setting data on the refrigerant state set according to the ambient temperature and the measurement data measured by the measuring sensor.
그리고, 상기 측정센서는 상기 냉매배관들 중의 하나 이상에 설치되는 압력센서인 것이 특징이다. 상기 압력센서는 상기 냉매배관들 중 상기 상 분리기에서 분리된 기상 냉매가 흐르는 냉매배관상에 설치되는 것이 바람직하다.The measuring sensor may be a pressure sensor installed in at least one of the refrigerant pipes. The pressure sensor may be installed on the refrigerant pipe through which the gaseous phase refrigerant separated from the phase separator among the refrigerant pipes flows.
또한, 상기 제어장치는 상기 압력센서에서 측정된 압력데이터를 상기 압력데이터와 대응되는 온도데이터로 변환시키는 것이 바람직하다.In addition, the control device preferably converts the pressure data measured by the pressure sensor into temperature data corresponding to the pressure data.
한편, 본 발명은 측정센서를 사용하여 냉매의 상태와 관련된 데이터를 측정하는 단계; 외기온도에 따라 미리 설정된 냉매상태에 관한 설정데이터와 상기 측정데이터를 비교하는 단계; 그리고, 상기 측정데이터 및 설정데이터를 바탕으로 상분리기의 냉매수위를 조절하기 위하여 상기 상분리기와 연결된 냉매배관 상에 설치된 팽창밸브를 제어하는 단계를 포함하는 공기조화 시스템의 제어방법을 제공한다.On the other hand, the present invention comprises the steps of measuring data related to the state of the refrigerant using a measuring sensor; Comparing the measurement data with setting data regarding a preset refrigerant state according to an outside temperature; And it provides a control method of the air conditioning system comprising the step of controlling the expansion valve installed on the refrigerant pipe connected to the phase separator in order to adjust the refrigerant level of the phase separator based on the measured data and the setting data.
이때, 상기 측정센서에서 측정된 측정데이터를 바탕으로 상기 냉매의 온도를 산출하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In this case, the method may further include calculating a temperature of the refrigerant based on the measurement data measured by the measurement sensor.
또한, 상기 팽창밸브를 제어하는 단계는 상기 냉매온도가 제어장치에 미리 저장된 제1 설정온도 이하이면 상분리기에서 유출되는 기상 냉매가 흐르는 냉매제어밸브를 폐쇄하고, 상기 상분리기로 유입되는 냉매가 흐르는 제 1 팽창밸브와 상기 상분리기에서 증발기로 유출되는 액상냉매가 흐르는 제2 팽창밸브를 소정 개도로 개방시키는 단계를 포함하는 것이 특징이다.The controlling of the expansion valve may include closing the refrigerant control valve through which the gaseous refrigerant flowing out of the phase separator flows when the refrigerant temperature is less than or equal to the first preset temperature stored in the controller, and flowing the refrigerant flowing into the phase separator. And a first expansion valve and a second expansion valve through which the liquid refrigerant flowing out from the phase separator to the evaporator flows to a predetermined opening.
그리고, 상기 팽창밸브를 제어하는 단계는 상기 냉매온도가 상기 제어장치에 미리 저장된 제2 설정온도 이상이면 상기 냉매제어밸브, 제1 팽창밸브, 제2 팽창밸브의 개도를 상기 밸브들이 제어되기 직전의 개도로 재설정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.The controlling of the expansion valve may include opening the openings of the refrigerant control valve, the first expansion valve, and the second expansion valve immediately before the valves are controlled if the refrigerant temperature is equal to or greater than a second preset temperature previously stored in the controller. It is preferable to include the step of resetting the opening degree.
이하, 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명에 따른 공기조화 시스템 및 그 제어방법의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the air conditioning system and control method according to the present invention.
도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 공기조화 시스템의 구성을 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 2, the configuration of the air conditioning system according to the present invention will be described.
상기 공기조화 시스템은 증발기(600), 응축기(300), 팽창밸브(410,420), 압축기(100) 뿐만 아니라 유입된 냉매 중에서 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하는 상분리기(500)를 포함한다. 또한, 상기 공기조화 시스템에는 상기 응축기(300), 압축기(100) 및 증발기(600)로 공급되는 냉매를 제어하는 4방 밸브(200)가 설치된다. 이하에서는, 실내공간을 냉방시키기 위하여 냉방운전을 할 때의 냉매 흐름을 따라 공기조화 시스템을 설명한다.The air conditioning system includes an
상기 압축기(100)는 증발기를 통과한 냉매가 유입되는 제1 압축장치(110)와 상분리기에서 분리된 기상 냉매가 선택적으로 유입되는 제2 압축장치(120)를 포함한다. 상기 상분리기(500)와 상기 압축기(100)의 사이에는 제1 압축장치 및 제2 압축장치로 냉매를 안내하는 냉매유입장치가 설치된다. 상기 압축기와 냉매유입장치에 대한 설명은 후술한다.The
상기 팽창밸브(410,420)는 응축기(300)를 통과한 냉매를 1차적으로 팽창시키는 제1 팽창밸브(410)와 상분리기에서 분리된 액상 냉매를 팽창시키는 제2 팽창밸브(420)를 포함한다. 상기 응축기(300)를 통과한 냉매는 과냉상태에 있으며, 상기 제1 팽창밸브(410)를 통과하면서 팽창된 후 기상 냉매와 액상 냉매가 혼합된 상태로 상분리기(500)로 유입된다. The
상기 상분리기(500)는 제1 팽창밸브(410)와 제2 팽창밸브(420) 사이에 설치되며, 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하는 역할을 한다. 상기 상분리기(500)는 상기 응축기를 통과한 냉매가 흐르는 혼합 냉매관(750)과 연결되고, 상분리기에서 분리된 기상 냉매가 흐르는 제1 냉매관(710)과 연결되고, 상기 상분리기에서 분리된 액상 냉매가 흐르는 제2 냉매관(720)과 연결된다.The
상분리기(500)에서 분리된 액상 냉매는 제2 팽창밸브(420)를 통과하면서 팽창되고, 상기 제2 팽창밸브(420)를 경유한 액상 냉매는 증발기(600)로 유입되어 기상 냉매로 상변화 한다. 이후에, 증발기(600)를 경유한 기상 냉매는 4방 밸브(200)를 경유하여 압축기, 즉 제1 압축장치(110)로 유입된다.The liquid refrigerant separated from the
상분리기에서 분리된 기상 냉매는 제1 냉매관(710)을 따라 흐른 후 제2 압축장치(120)로 유입된다. 또한, 상기 제1 냉매관상에는 냉매의 흐름을 제어하는 냉매제어밸브(730)가 설치되어 있다. 본 실시예에서 상기 냉매제어밸브(730)는 팽창밸브로 사용되지만, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다. 상기 냉매제어밸브(730)는 공기조화시스템의 운전을 제어하는 제어장치(미도시)에 의하여 제어된다. 따라서, 상기 제어장치는 외부부하에 상기 냉매제어밸브(730)의 개폐여부를 제어함으로써 기상 냉매가 상기 제2 압축장치(120)로 선택적으로 유입되도록 한다.The gaseous refrigerant separated by the phase separator flows along the first
구체적으로, 상기 제어장치는 공기조화 시스템에 가해 주어야 하는 외부부하에 따라 공기조화시스템이 제1 운전모드 또는 제2 운전모드로 운전되도록 한다. 상기 공기조화 시스템은 외부부하가 기설정된 제1 설정부하에 해당되는 경우에는 제1 운전모드로 운전되고, 상기 외부부하가 기설정된 제2 설정부하에 해당하는 경우에는 제2 운전모드로 운전된다.Specifically, the control device allows the air conditioning system to be operated in the first operation mode or the second operation mode according to the external load to be applied to the air conditioning system. The air conditioning system is operated in the first operation mode when the external load corresponds to the preset first setting load, and is operated in the second operation mode when the external load corresponds to the preset second setting load.
상기 제1 설정부하의 범위와 제2 설정부하의 범위는 사용자에 의하여 설정되고, 상기 설정부하의 범위는 제어장치에 미리 저장되어 있다. 따라서, 제어장치는 감지센서에서 감지한 외기온도나 사용자가 지정한 온도에 따라 공기조화기에 가해 주어야 하는 외부부하를 결정한다. 또한, 상기 제어장치는 상기 외부부하를 바탕으로 공기조화 시스템을 제1 운전모드로 운전할 것인지 제2 운전모드로 운전할 것인지를 결정하게 된다. The range of the first setting load and the range of the second setting load are set by the user, and the range of the setting load is stored in advance in the control apparatus. Therefore, the control device determines the external load to be applied to the air conditioner according to the ambient temperature detected by the sensor or the temperature specified by the user. In addition, the controller determines whether to operate the air conditioning system in the first operation mode or the second operation mode based on the external load.
여기서, 상기 제1 운전모드는 외부부하가 낮은 경우에 작동되는 운전모드이고, 상기 제2 운전모드는 외부부하가 높은 경우에 작동되는 공기조화 시스템의 운 전모드이다.Herein, the first operation mode is an operation mode operated when the external load is low, and the second operation mode is a operation mode of the air conditioning system operated when the external load is high.
상기 공기조화 시스템이 제1 운전모드로 운전되는 경우에, 상기 제어장치는 상기 제1 압축장치만을 구동시키기 위하여 상기 냉매제어밸브(730)를 폐쇄시킨다. 그러면, 상분리기에서 분리된 기상 냉매는 더 이상 제2 압축장치(120)로 유입되지 않게 되고, 상기 상분리기는 리시버(Receiver)의 역할을 수행하게 된다.When the air conditioning system is operated in the first operation mode, the control device closes the
그러면, 상기 상분리기에서 토출되는 액상 냉매는 제2 팽창밸브(420)를 경유하면서 팽창되고, 증발기로 유입된다. 이후에 증발기에서 상변화된 냉매는 제2 냉매관(720)을 경유하여 제1 압축장치(110)로 유입된다. 결과적으로, 냉매는 제2 압축장치(120)에서는 압축되지 않고, 제1 압축장치(110)에서만 압축되어, 압축기의 외부로 토출된다.Then, the liquid refrigerant discharged from the phase separator is expanded while passing through the
한편, 공기조화 시스템이 제2 운전모드로 운전되는 경우에, 상기 제어장치는 상기 제1 압축장치(110)와 상기 제2 압축장치(120)를 동시에 구동시키기 위하여 상기 냉매제어밸브(730)를 개방시킨다. 그러면, 증발기를 경유한 냉매는 제1 압축장치(110)로 유입되고, 상기 제1 압축장치(110)에서 압축된 냉매는 제2 압축장치(120)로 유입된다.On the other hand, when the air conditioning system is operated in the second operation mode, the control device operates the
이때, 상분리기(500)에서 분리된 기상 냉매는 제1 냉매관(710)을 경유하여 제2 압축장치(120)로 유입된다. 결과적으로, 상분리기에서 분리된 기상 냉매와 제1 압축장치(110)에서 압축된 냉매는 함께 제2 압축장치에서 압축되어, 압축기의 외부로 토출된다.At this time, the gaseous phase refrigerant separated from the
따라서, 제2 압축장치(120)에는 상분리기(500)에서 분리된 기상 냉매와 제1 압축장치(110)에서 압축된 냉매가 함께 압축되기 때문에 상기 압축기에 가해지는 압축일이 줄어들게 된다. 또한, 냉매의 순환량이 증가됨으로써 압축기의 용량이 증가하게 된다.Therefore, since the gaseous refrigerant separated by the
본 실시예에 따른 제1 운전모드에서는 제1 압축장치만을 구동시키는 것을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지는 않고, 제1 운전모드에서는 제2 압축장치만을 구동시킬 수도 있다.Although only the first compression device is driven in the first operation mode according to the present embodiment, the present invention is not limited thereto, and only the second compression device may be driven in the first operation mode.
도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 압축기와 압축기로 냉매를 안내하는 냉매유입장치를 설명한다.With reference to FIG. 3, a compressor and a refrigerant inlet device for guiding a refrigerant to the compressor according to the present invention will be described.
상기 압축기는 외형을 형성하는 케이스(130), 상기 케이스 내부에 설치되는 구동장치(140), 상기 구동장치에 의하여 구동되는 제1 압축장치(110) 및 제2 압축장치(120)를 포함하여 구성된다. The compressor includes a
상기 구동장치(140)는 권선코일이 구비된 고정자(141)와 상기 고정자의 내부에 회전가능하게 삽입되는 회전자(143)를 포함하여 구성된다. 상기 회전자(143)의 내부에는 회전축(145)이 압입되고, 상기 회전축(145)은 상기 제1 압축장치(110) 및 제2 압축장치(120)와 연결된다.The
상기 제1 압축장치(110)와 제2 압축장치(120)는 외부 부하에 따라 가변되는 압축용량을 가지며 하나의 압축기에 설치된다. 상기 제1 압축장치(110)는 상기 케이스의 하단부에 설치되고, 상기 제2 압축장치(120)는 상기 제1 압축장치의 상부에 설치된다. 물론, 상기 제1 압축장치와 제2 압축장치 사이에는 상기 제1 압축장치와 제2 압축장치를 분리시키는 중간 플레이트가 설치될 수도 있다.The
상기 제1 압축장치(110)는 냉매가 압축되는 공간을 제공하는 제1 실린더(111)와 상기 제1 실린더의 하부에 설치되는 제1 베어링(113)을 포함한다. 상기 제2 압축장치(120)는 냉매가 압축되는 제2 실린더(121)와 상기 제2 실린더의 상부에 설치되는 제2 베어링(123)을 포함한다. 물론, 상기 제1 베어링은 상기 제1 실린더의 상부에 설치될 수도 있으며, 상기 제2 베어링은 상기 제2 실린더의 하부에 설치될 수도 있다.The
상기 제1 실린더의 일측에는 증발기를 경유한 냉매가 유입되는 제1 실린더 흡입구(111a)가 구비되어 있고, 타측에는 상기 제1 실린더 내부에서 압축된 냉매가 토출되는 제1 실린더 토출구(111b)가 구비되어 있다. 물론, 상기 제1 실린더의 토출구(111b)에는 상기 토출구를 개폐하는 제1 개폐밸브가 설치될 수도 있다.One side of the first cylinder is provided with a
상기 제2 실린더의 일측에는 상기 제1 압축장치에서 압축된 냉매와 상분리기에서 분리된 기상 냉매가 함께 유입되는 제2 실린더 흡입구(121a)가 구비되어 있고, 타측에는 상기 제2 실린더에서 압축된 냉매가 토출되는 제2 실린더 토출구(121b)가 구비되어 있다. 또한, 상기 제2 실린더 토출구(121b)에는 상기 토출구를 개폐하는 제2 개폐밸브(125)가 구비되어 있다.One side of the second cylinder is provided with a
물론, 상기 압축기는 3개 이상의 압축장치를 가진 다단 압축기를 사용하여도 된다. 구체적으로, 상분리기에서 분리된 기상 냉매를 사용하는 압축장치는 한 개이상이 설치되어도 무방하다.Of course, the compressor may use a multistage compressor having three or more compression devices. Specifically, one or more compression apparatuses using gaseous refrigerant separated from the phase separator may be installed.
한편, 상기 제1 압축장치 및 제2 압축장치로 유입되는 냉매는 냉매유입장치에 의하여 제어된다. 상기 냉매유입장치는 상기 제1 압축장치(110) 및 제2 압축장 치(120)와 연결된 중간 냉매관(740), 그리고 상기 제2 압축장치로 유입되는 기상 냉매의 흐름을 제어하는 냉매제어밸브(730)를 포함한다. 물론, 상기 냉매유입장치는 상기 중간 냉매관(740)과 상기 상분리기(500)를 연결하는 제1 냉매관(710), 상기 제1 압축장치(110)와 상기 상분리기(500)를 연결하는 제2 냉매관(720)을 포함할 수도 있다.Meanwhile, the refrigerant flowing into the first compression device and the second compression device is controlled by the refrigerant inlet device. The refrigerant inlet device includes a
상기 냉매제어밸브(730)는 제1 냉매관상에 설치되어 상기 제1 냉매관(710)에 흐르는 기상 냉매를 제어하게 된다. 상기 제1 냉매관(710)은 중간 냉매관(740)과 연결되어 있으며, 상기 중간 냉매관(740)은 제2 실린더의 흡입구(121b)와 연통되어 있다. 또한, 상기 중간 냉매관(740)은 제1 실린더의 토출구(111b)와도 연통되어 있다. 따라서, 제1 실린더에서 압축된 냉매와 상분리기에서 분리된 기상 냉매가 함께 제2 실린더(121)로 유입되어 압축된다.The
물론, 상기 제1 실린더에서 압축된 냉매와 상분리기에서 분리된 기상 냉매가 각각 제2 실린더로 유입될 수도 있다. 구체적으로, 상기 중간 냉매관은 제2 실린더와 직접 연통되고, 상기 제1 실린더의 토출구는 제2 실린더와 직접 연통됨으로써 각각의 냉매가 개별적으로 제2 실린더로 유입될 수도 있다.Of course, the refrigerant compressed in the first cylinder and the gaseous phase refrigerant separated in the phase separator may be introduced into the second cylinder, respectively. Specifically, the intermediate refrigerant pipe may be in direct communication with the second cylinder, and the discharge port of the first cylinder may be in direct communication with the second cylinder, whereby each refrigerant may be separately introduced into the second cylinder.
상기 압축기의 동작과정을 간단하게 살펴보면 다음과 같다.Briefly looking at the operation of the compressor as follows.
공기조화 시스템이 제 1운전모드로 작동되면, 제어장치는 냉매제어밸브(730)를 폐쇄시켜, 상분리기에서 분리된 기상 냉매가 중간 냉매관(740)으로 유입되지 않도록 한다. 동시에 증발기를 경유한 냉매는 제1 실린더의 흡입구(111a)로 유입되고, 유입된 냉매는 구동장치의 작동에 의하여 제1 실린더(111)에서 압축된다.When the air conditioning system is operated in the first operation mode, the control device closes the
압축된 냉매는 제 1실린더의 토출구(111b)를 통하여 중간 냉매관(740)으로 유입되고, 중간 냉매관으로 유입된 냉매는 제2 실린더(121)의 내부로 유입되게 된다. 그러나, 제2 실린더에서는 냉매의 압축이 일어나지 않는다. 따라서, 제1 압축장치에서 압축된 냉매는 토출된 압력을 그대로 유지하면서 제2 실린더의 토출구(121b)를 통하여 케이스 내부로 토출된 후, 상기 케이스에 형성된 압축기 토출관(133)을 다시 응축기로 유입된다.The compressed refrigerant is introduced into the intermediate
물론, 상기 제1 압축장치에서 압축된 냉매는 제2 압축장치로 유입되지 않고 곧바로 압축기 토출관(133)을 통하여 응축기로 유입될 수도 있다.Of course, the refrigerant compressed by the first compression device may not flow into the second compression device but immediately flow into the condenser through the
한편, 공기조화 시스템이 제2 운전모드로 작동되면, 제어장치는 상기 제1 압축장치(110)와 상기 제2 압축장치(120)를 동시에 구동시킨다. 이때 상기 제어장치는 냉매제어밸브(730)를 개방시켜 상분리기에서 분리된 기상 냉매가 중간 냉매관(740)으로 유입되도록 한다. On the other hand, when the air conditioning system is operated in the second operation mode, the control device drives the
이때, 증발기를 경유한 냉매는 제1 실린더의 흡입구(111a)를 통하여 제1 실린더(111) 내부로 유입되어 압축된다. 상기 제1 실린더에서 압축된 냉매는 제1 토출구(111b)를 통하여 중간 냉매관(740)으로 유입된다. At this time, the refrigerant passing through the evaporator is introduced into the
그러면, 상 분리기에서 분리된 기상 냉매와 제1 압축장치에서 압축된 냉매는 중간 냉매관에서 만나게 되고, 함께 제2 실린더의 흡입구(121a)로 유입되어 압축된다. 이후에 제2 실린더에서 압축된 냉매는 제2 토출구(121b)를 통하여 제2 실린더의 외부로 배출된 후, 케이스에 구비된 압축기 토출관(133)을 통하여 응축기로 유입된다.Then, the gaseous refrigerant separated by the phase separator and the refrigerant compressed by the first compression device meet in the intermediate refrigerant pipe, and are introduced into the
본 실시예에 있어서, 제1 압축장치에서만 압축되는 경우를 공기조화 시스템의 제1 운전모드라고 하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 제2 압축장치에서만 압축되는 경우도 제1 운전모드가 될 수 있다.In the present embodiment, the case where only the first compression device is compressed is referred to as the first operation mode of the air conditioning system. However, the present invention is not limited thereto, and the case where the compression is performed only by the second compression device may be the first operation mode. have.
구체적으로, 제2 압축장치만 압축되는 경우에 공기조화 시스템의 제어장치는 냉매제어밸브를 폐쇄시킨다. 그러면, 상분리기에서 분리된 기상 냉매는 더 이상 압축기로 유입되지 않게 된다. 동시에 증발기를 경유한 냉매는 제1 압축장치로 유입된다. 이때 제1 압축장치에서는 냉매의 압축이 일어나지 않게 된다. 따라서, 제1 압축장치로 유입된 냉매는 압축되지 않은 상태로 제2 압축장치로 유입되어 압축된다. 이후에 상기 제2 압축장치에서 압축된 냉매는 제2 토출구를 통하여 제2 실린더의 외부로 배출된 후, 압축기 토출관(133)을 통하여 압축기의 외부로 토출된다.Specifically, when only the second compression device is compressed, the control device of the air conditioning system closes the refrigerant control valve. Then, the gaseous refrigerant separated in the phase separator is no longer introduced into the compressor. At the same time, the refrigerant passing through the evaporator flows into the first compression device. At this time, the compression of the refrigerant does not occur in the first compression device. Therefore, the refrigerant introduced into the first compression device is introduced into the second compression device without being compressed and compressed. Thereafter, the refrigerant compressed by the second compression device is discharged to the outside of the second cylinder through the second discharge port, and then discharged to the outside of the compressor through the
도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 상분리기의 구조를 설명한다.Referring to Figure 4, the structure of the phase separator according to the present invention will be described.
상기 상분리기는 냉매가 저장되는 저장용기(530), 상기 냉매를 상기 저장용기로 안내하는 혼합 냉매관 연결부(550), 상기 저장용기 내부에 설치되는 분리판(540), 상기 저장용기 내부에서 분리된 기상의 냉매가 배출되는 제1 냉매관 연결부(510), 그리고 액상의 냉매가 배출되는 제2 냉매관 연결부(520)를 포함한다. The phase separator may include a
또한 상분리기의 제 1 냉매관 연결부(510)의 관로에 냉매의 압력을 측정할 수 있도록 측정센서(511)가 구비된다. 상기 측정센서(511)는 냉매의 압력의 변화를 빠르고 정확하게 측정하기 위하여, 제 1 냉매관 연결부(510)의 하단부에 위치하는 것이 바람직하다. 상기 제1 냉매관 연결부(510)는 상기 상 분리기에서 분리된 기상 냉매가 흐르는 제1 냉매관(710)과 연결된다. 물론, 상기 측정센서(511)는 상기 냉매배관들 중의 하나 이상에 설치될 수도 있다. 즉, 상기 측정센서(511)는 제1 냉매관 연결부(510) 뿐만 아니라 제1 냉매관(710), 제2 냉매관(730), 혼합 냉매관(750) 중의 어느 하나 이상에 설치될 수도 있다. 또한, 측정센서(511)는 상기 제 1 냉매관 연결부(511) 이외에, 상분리기에 연결된 다른 배관에도 구비되어 둘 이상의 측정 데이터를 입수하여, 제어장치에 입력하도록 할 수도 있다.In addition, a measuring
이때, 상기 측정센서(511)는 압력센서인 것이 바람직하다. 압력센서를 사용하여 냉매 온도를 구하는 것은 상분리기(500) 내부에서 급격한 압력 및 온도의 변화가 있을 때, 온도센서의 반응 속도가 압력센서에 비해 상대적으로 느리므로, 본 발명이 액상 냉매의 유입 방지를 목적으로 하는바 신속한 동작을 취할 수 있도록 한 것이다. 물론 온도센서를 사용하여 냉매의 온도를 직접 측정하는 것도 가능하다. 마찬가지로, 측정센서의 일종인 상기 온도센서도 상 분리기에서 분리되는 기상냉매가 흐르는 냉매배관상에 설치될 수 있다.At this time, the measuring
상기 저장용기는 일시적으로 냉매가 저장되는 장소를 제공하는 것으로서 상기 저장용기로 유입되는 냉매는 기상 냉매와 액상 냉매가 혼합된 상태로 유입된다.The storage container provides a place where the refrigerant is temporarily stored, and the refrigerant flowing into the storage container is introduced in a state in which a gaseous refrigerant and a liquid refrigerant are mixed.
상기 저장용기는 원통형상의 몸통부(531), 상기 몸통부의 상부 끝단에 형성된 상부벽(533), 상기 몸통부의 하부 끝단에 형성된 하부벽(535)을 포함한다. The storage container includes a
또한, 상기 혼합 냉매관 연결부(550)와 상기 제2 냉매관 연결부(520)는 상기 상부벽(533)을 관통하고 하부로 연장형성되어 상기 하부벽(535)과 소정간격을 갖도록 설치된다.In addition, the mixed refrigerant
상기 분리판(540)은 저장용기 내부에 유입된 냉매 중에서 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하는 역할을 하는 것으로서 상부벽(533)의 하부에 설치된다. 따라서, 혼합 냉매관 연결부을 통하여 저장용기(530)로 냉매가 유입되면, 상기 냉매 중의 기상 냉매는 상기 분리판을 통과하여 제1 냉매관 연결부(510)를 통하여 압축기로 배출된다. The
반면, 액상 냉매는 분리판(540)에 부딪혀서 상기 분리판(540)의 하방으로 낙 하되고, 상기 분리판의 하부에 저장된 액상의 냉매는 제2 냉매관 연결부(520)를 통하여 배출된 후 제2 팽창밸브(도 3의 420)로 유입되게 된다. On the other hand, the liquid refrigerant hits the
도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 공기조화 시스템에서 압축기의 운전상태를 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 5, when describing the operating state of the compressor in the air conditioning system according to the present invention.
실내공간을 냉방시키기 위한 냉방운전에 있어서, 외부에서 압축기에 가해주어야 하는 압축일, 즉 외부부하는 외기온도에 비례하게 된다. 즉, 외기온도가 낮으면 실내공간을 냉방시킬 필요가 적어지기 때문에 외부부하는 작고, 외기온도가 높으면 상대적으로 실내공간을 냉방시키기 위하여 공기조화 시스템에 많을 일을 공급해주어야 하기 때문에 외부부하는 크게 된다. 반대로 실내공간을 난방시키는 경우에는 외기온도가 낮은 경우에는 외부부하가 커지고, 외기온도가 높은 경우에는 외부부하가 작아질 것이다. 본 실시 예에서는 냉방운전시에 압축기의 운전상태를 설명한다.In the cooling operation for cooling the indoor space, the compression work to be applied to the compressor from the outside, that is, the external load is proportional to the outside temperature. In other words, when the outside temperature is low, the external load is small, so the external load is small, and when the outside temperature is high, the external load is large because a large amount of work must be supplied to the air conditioning system to cool the indoor space. . On the contrary, when the indoor space is heated, the external load increases when the outside temperature is low, and the external load decreases when the outside temperature is high. In the present embodiment, the operation state of the compressor during the cooling operation will be described.
도 2와 관련된 상세한 설명에서 언급한 바와 같이, 공기조화 시스템은 외부부하가 제1 설정부하 범위에 속하는 경우에는 제1 운전모드로 운전되고, 외부부하가 제2 설정부하 범위에 속하는 경우에는 제2 운전모드로 운전된다.As mentioned in the detailed description of FIG. 2, the air conditioning system is operated in the first operation mode when the external load belongs to the first set load range, and the second condition when the external load belongs to the second set load range. It is operated in operation mode.
그리고, 상기 공기조화 시스템이 제1 운전모드로 운전되는 동안에는 제1 압축장치만 운전된다. 여기서, 상기 제1 압축장치는 가변용량을 갖는 압축장치로서 외부부하에 따라 제1 압축장치를 구동시키는 구동장치의 회전수를 가변시키게 된다. In addition, only the first compression device is operated while the air conditioning system is operated in the first operation mode. Here, the first compression device is a compression device having a variable capacity to vary the number of rotations of the driving device for driving the first compression device according to external load.
또한, 상기 공기조화 시스템이 제2 운전모드로 운전되는 동안에는 제1 압축 장치 및 제2 압축장치가 동시에 운전된다. 여기서, 제1 압축장치는 해당 압축용량을 모두 사용하게 되고, 제1 압축장치의 용량을 초과하는 부분에 대해서는 제2 압축장치가 작동된다. 물론, 상기 제2 압축장치는 가변용량을 갖는 압축장치로서 외부부하에 따라 제2 압축장치를 구동시키는 구동장치의 회전수를 가변시키게 된다. In addition, the first compression device and the second compression device are simultaneously operated while the air conditioning system is operated in the second operation mode. Here, the first compression apparatus uses all of the compression capacities, and the second compression apparatus is operated for a portion exceeding the capacity of the first compression apparatus. Of course, the second compression device is a compression device having a variable capacity, and thus the rotation speed of the driving device for driving the second compression device according to the external load is varied.
도 5에서 외부부하 및 외기온도에 따라 도시된 사각형 형상은 외부에서 압축기에 가해주어야 하는 압축일을 의미한다. 그리고, 사각형 A는 제1 압축장치가 최소의 주파수를 가지면서 운전되는 경우에 압축기에 가해지는 압축일을 의미한다. B 의 영역에 있는 사각형은 외부부하에 따라 가변적으로 공급되는 각각의 압축일을 의미한다.In FIG. 5, the rectangular shape shown according to the external load and the outside temperature means a compression work to be applied to the compressor from the outside. And, the rectangle A means the compression work applied to the compressor when the first compression device is operated with a minimum frequency. The square in the area of B means each working day which is supplied variably according to the external load.
제1 설정부하의 범위가 W1구간이고, 제2 설정부하의 범위가 W2구간인 경우에 공기조화 시스템이 운전되는 과정을 설명하면 다음과 같다.The process of operating the air conditioning system when the range of the first set load is the section W1 and the range of the second set load is the section W2 will be described below.
공기조화 시스템에 가해주어야 할 외부부하가 상기 W1구간에 해당되면 상기 공기조화 시스템은 제1 운전모드로 운전되므로 제1 압축장치만 작동하게 되고, 상기 제1 압축장치는 최소의 주파수를 가진 상태에서 운전된다.When the external load to be applied to the air conditioning system corresponds to the W1 section, the air conditioning system operates in the first operation mode, so that only the first compression device is operated, and the first compression device has a minimum frequency. Is driven.
또한, 외부부하가 W2구간에 해당되면, 상기 공기조화 시스템은 제2 운전모드로 운전되므로, 제1 압축장치에는 A만큼에 해당되는 압축일을 공급해주어야 하고, 제2 압축장치에는 B중에서 해당되는 압축일을 공급해주어야 한다. 결과적으로, 공기조화 시스템이 제2 운전모드로 운전되는 영역이 상대적으로 넓어지게 된다.In addition, when the external load corresponds to the section W2, the air conditioning system is operated in the second operation mode, and thus, the first compression device should be supplied with a compression day corresponding to A, and the second compression device corresponds to B. Compression work must be supplied. As a result, the area in which the air conditioning system is operated in the second operation mode becomes relatively wider.
한편, 제1 설정부하의 범위가 W1구간 보다 크게 설정되고, 외부부하가 제1 설정부하의 범위에 속하게 된다면, 제1 압축장치에는 최소의 주파수로 운전될 때의 압축일인 A보다 많은 일이 공급된다. 구체적으로, 상기 제1 압축장치에 유입되는 압축일은 최소 압축일인 A뿐만 아니라 외부부하에 따라 가변적으로 해당 압축일이 공급될 것이다.On the other hand, if the range of the first set load is set larger than the W1 section, and the external load falls within the range of the first set load, the first compressor is supplied with more work than A, which is the compression day when operating at the minimum frequency. do. Specifically, the compression days flowing into the first compression device will be supplied with the corresponding compression days according to the external load as well as A, which is the minimum compression day.
도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 압축기의 운전효율을 설명한다.With reference to Figure 6, the operating efficiency of the compressor according to the present invention will be described.
일반적으로 압축기의 성능을 결정짓는 주요 원인은 압축기의 용량, 에너지 소모율이다. 여기서, 압축기의 용량은 해당 공기조화 시스템에 맞도록 압축기의 제작과정에서 결정되어 진다. 따라서, 동일한 압축기의 용량을 가지고 있는 경우라도 공기조화 시스템의 운전영역을 확대시키기 위해서는 에너지 소비를 줄이는 것이 필요하다.In general, the main determinants of compressor performance are compressor capacity and energy consumption. Here, the capacity of the compressor is determined in the manufacturing process of the compressor to match the air conditioning system. Therefore, even if the capacity of the same compressor, it is necessary to reduce the energy consumption in order to expand the operating range of the air conditioning system.
도시된 바와 같이, 종래 공기조화기는 외부부하가 Wi ~ Wf 사이의 범위를 가지는 영역에서만 운전이 가능했다. 즉, 종래 공기조화기는 단순히 압축기의 용량에 의해서만 상기 공기조화기의 운전영역이 결정된다. As shown, the conventional air conditioner was able to operate only in the region where the external load ranges from Wi to Wf. That is, in the conventional air conditioner, the operation region of the air conditioner is determined only by the capacity of the compressor.
그러나, 본 실시예에 따른 공기조화 시스템은 외부부하가 Wk ~ Wf의 영역에서 운전이 가능하다. 상기 공기조화 시스템에서는 기상 냉매가 제2 압축장치에 공급됨으로써 순환되는 냉매의 양이 증가하게 되기 때문에 공기조화 시스템의 운전영역이 확대된다. 또한, 압축기에 가해지는 압축일이 줄어들기 때문에, 즉 에너지 소모가 줄어들기 때문에 동일한 출력을 가진다 하더라도 공기조화 시스템의 전체효율은 증가하게 된다.However, the air conditioning system according to the present embodiment can operate in the region of the external load Wk ~ Wf. In the air conditioning system, since the amount of refrigerant circulated by supplying the gaseous refrigerant to the second compression device increases, the operating area of the air conditioning system is expanded. In addition, since the work of compression applied to the compressor is reduced, that is, the energy consumption is reduced, the overall efficiency of the air conditioning system is increased even if they have the same output.
상기 공기조화 시스템은 외부부하에 따라 제1 운전모드와 제2 운전모드를 갖게 되는데 제1 운전모드가 작동되는 제1 설정부하범위(Wk ~ Wm)는 제2 운전모드가 작동되는 제2 설정부하범위(Wm ~ Wf)의 범위보다 작게 설정된다.The air conditioning system has a first operation mode and a second operation mode according to an external load, and the first setting load range Wk to Wm in which the first operation mode is operated is the second setting load in which the second operation mode is operated. It is set smaller than the range Wm to Wf.
구체적으로, 상기 제1 설정부하의 범위는 상기 제2 설정부하범위의 40 ~ 80 퍼센트(%) 인 것이 바람직하다. 이는 기상분리기에서 분리된 기상 냉매가 사용되는 제2 운전모드를 넓은 부하범위에서 운전함으로써 공기조화 시스템에 공급되는 압축일을 가급적 줄일 수 있기 때문이다. 또한, 상기 제1 운전모드와 제2 운전모드에 대응되는 설정부하범위가 중첩되는 경우에는 운전효율이 큰 운전모드로 운전될 수도 있다. Specifically, it is preferable that the range of the first set load is 40 to 80 percent (%) of the second set load range. This is because the compression work supplied to the air conditioning system can be reduced as much as possible by operating the second operation mode in which the gaseous phase refrigerant separated from the gas phase separator is used in a wide load range. In addition, when the setting load range corresponding to the first operation mode and the second operation mode overlaps, the driving mode may be operated in a driving mode having a high driving efficiency.
본 실시예에 따른 실험결과에 의하면, 제2 설정부하범위에 대한 제1 설정부하범위는 100:50의 비율을 가진 경우에 상기 공기조화 시스템의 운전영역은 종래보다 30% 증가되고, 압축기의 효율은 20% 증가됨을 알 수 있다. According to the experimental results according to the present embodiment, when the first set load range with respect to the second set load range has a ratio of 100: 50, the operating area of the air conditioning system is increased by 30% compared with the conventional, and the efficiency of the compressor is increased. It can be seen that the increase by 20%.
결과적으로, 가변용량을 갖는 제1 압축장치 및 제2 압축장치를 갖는 하나의 압축기를 외부부하에 따라 운전함으로써 효율이 증가하게 되고, 공기조화 시스템의 운전영역이 확대되게 된다. 따라서, 공기조화 시스템의 운전영역이 증가함에 따라서 한랭지방이나 열대지방에서도 공기조화 시스템의 운전이 가능하게 된다.As a result, the efficiency is increased by operating the single compressor having the variable capacity and the first compressor having the second compression device according to the external load, and the operating area of the air conditioning system is enlarged. Therefore, as the operating area of the air conditioning system increases, it is possible to operate the air conditioning system even in the cold and tropical regions.
도 7을 참조하여, 본 발명에 따른 공기 조화 시스템의 제어방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 7, a detailed description of the control method of the air conditioning system according to the present invention.
공기 조화 시스템이 운전을 시작하여 응축기(300)에서 유입된 냉매가 상분리기(500)에 저장되었을 때에, 제1 냉매관 연결부(510)의 측정센서(511)는 냉매의 압력을 측정한다(S10). 그러면, 제어 장치는 측정된 압력을 온도로 환산하여 냉매의 온도를 구한다(S20).When the air conditioning system starts operation and the refrigerant introduced from the
그리고, 제어장치는 상분리기(500)의 냉매 온도가 제1 설정 온도(T1) 이하인지 판단한다(S30). 여기서, 상기 제1 설정 온도(T1)는 제어장치에 미리 저장되어 있다. 또한 상기 냉매의 제1 설정 온도(T1)는 실험을 통하여 설정된 값으로서, 외기 온도에 따른 운전 조건에 의해 액상 냉매가 제 1 냉매관 연결부(510)를 통해서 유출될 때의 냉매 온도를 의미한다. 다음으로 제어장치는 상기 환산된 냉매 온도와 설정된 냉매 온도를 비교한다.The controller determines whether the refrigerant temperature of the
비교 결과, 상기 냉매 온도가 설정 온도(T1) 이하가 되면, 제어장치는 압축기(100)의 제 2 압축장치(120)에 기상 냉매를 공급하는 냉매제어밸브(730)를 완전히 잠근다(S40). 그리고, 상기 제어장치는 제1 팽창밸브(410)와 제2 팽창밸브(420)의 개도를 조절하여(S50), 상분리기(500)의 액상 냉매의 수위를 낮추고 기상 냉매의 양을 증가시키게 한다. 예를 들면, 상기 제어장치는 제2 팽창밸브(420)의 개도를 증가시켜서 상대적으로 많은 양의 액상 냉매가 상기 상분리기에서 배출되도록 한다.As a result of the comparison, when the refrigerant temperature is equal to or lower than the set temperature T1, the control device completely closes the
따라서, 제 1 냉매관 연결부(510)의 최하단이 액상 냉매와 접촉하게 되는 것이 방지되고, 상기 액상 냉매가 압축기(100)에 유입되어 압축기(100)의 성능을 저하시키는 것이 방지된다.Therefore, the lowermost end of the first refrigerant
그리고, 측정된 냉매 온도가 제2 설정온도(T2)보다 높아지면(S60), 냉매 수위를 조절하기를 중단하고 밸브가 제어되기 전에 상기 밸브가 열려 있던 만큼 다시 밸브의 개도량을 재조정하도록 한다(S70). 다시 말하면, 냉매제어밸브(730)를 소정량 개방하고, 제1 및 제2 팽창밸브(410,420)를 각각 소정량 만큼 닫게 된다.When the measured refrigerant temperature becomes higher than the second set temperature T2 (S60), the adjustment of the refrigerant level is stopped and the opening amount of the valve is readjusted as much as the valve is opened before the valve is controlled ( S70). In other words, the
상기 판단결과(S30), 상분리기(500)의 냉매 온도가 설정 온도(T1)를 초과하면 운전을 계속하여 수행한다(S80). 그리고, 사용자로부터 전원 오프 명령이 입력되었을 때(S90), 운전을 종료한다.As a result of the determination (S30), when the refrigerant temperature of the
상기와 같은 과정을 통하여 공기 조화 시스템은 다단 압축이 가능하고, 압축기의 정상적인 성능을 유지할 수 있게 된다.Through the above process, the air conditioning system is capable of multistage compression and maintains the normal performance of the compressor.
본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art can make modifications without departing from the spirit of the present invention, and such modifications are within the scope of the present invention.
상술한 본 발명에 따른 공기조화 시스템 및 그 제어방법은 다음과 같은 효과가 있다. The air conditioning system and control method thereof according to the present invention described above have the following effects.
첫째, 하나의 압축기에 가변용량을 갖는 제1 압축장치 및 제2 압축장치를 설치함으로써 공기조화 시스템을 효율적으로 운전할 수 있는 이점이 있다. 또한, 상분리기에서 분리된 기상 냉매를 외부부하에 따라 선택적으로 제2 압축장치에 공급함으로써 공기조화 시스템의 효율을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.First, there is an advantage that the air conditioning system can be efficiently operated by installing the first compressor and the second compressor having a variable capacity in one compressor. In addition, there is an advantage that the efficiency of the air conditioning system can be increased by selectively supplying the gaseous refrigerant separated in the phase separator to the second compression device according to the external load.
둘째, 상분리기에서 분리된 기상 냉매를 제2 압축장치에 공급함으로써 압축기에 가해지는 압축일을 줄일 수 있는 이점이 있다. 또한, 상분리기에서 분리된 기상 냉매를 제2 압축장치에 공급하여 순환되는 냉매의 양을 늘림으로써 공기조화 시스템의 운전영역을 확대시킬 수 있는 이점이 있다.Second, there is an advantage in that the compression work applied to the compressor can be reduced by supplying the gaseous refrigerant separated in the phase separator to the second compression device. In addition, there is an advantage that the operating area of the air conditioning system can be expanded by supplying the gaseous refrigerant separated in the phase separator to the second compression device to increase the amount of refrigerant circulated.
셋째, 상분리기의 구조를 개선함으로써 액상 냉매가 압축기로 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 압축기의 신뢰성을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.Third, by improving the structure of the phase separator can prevent the liquid refrigerant from flowing into the compressor, there is an advantage that can increase the reliability of the compressor.
넷째, 초기 구동시나 급작스런 압력의 변화가 있을때 밸브를 제어하여 상분리기에서 액상 냉매가 압축기로 유입되는 것을 차단함으로써, 압축기의 고장을 방지할 수 있는 이점이 있다.Fourth, there is an advantage that can prevent the failure of the compressor by blocking the flow of the liquid refrigerant from the phase separator to the compressor by controlling the valve during the initial operation or when there is a sudden change in pressure.
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