KR101233865B1 - 공기조화기 및 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 실시 예에 따른 공기조화기의 제어방법은 압축기, 응축기, 증발기, 냉매가 유동되는 제1유로, 상기 제1유로에서 분지되어 상기 압축기로 냉매를 유동시키는 제2유로; 상기 제1유로를 유동하는 냉매와 상기 제2유로를 유동하는 냉매가 열교환되는 내부열교환기; 및 상기 제2유로에 위치하며 상기 내부열교환기로의 냉매의 유동을 조절하는 인젝션밸브를 포함하는 공기조화기에 있어서, 상기 인젝션밸브를 제1개도로 증가시키는 돌입제어를 수행하는 단계; 상기 공기조화기를 유동하는 냉매가 제1설정값 범위를 만족하면, 설정주기에 따라 상기 제1개도보다 더 큰 제2개도로 상기 인젝션밸브의 개도를 증가시키는 기동제어를 수행하는 단계; 상기 온도정보가 제2설정값 범위를 만족하면 상기 기동제어가 해제하고 제3설정값값 범위를 만족하면 상기 기동제어를 종료하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 실시 예에 따른 공기조화기는 냉난방을 할 수 있는 공기조화기에 있어서;
냉매를 압축할 수 있는 압축기; 냉매를 응축할 수 있는 응축기; 상기 응축기에서 토출된 냉매가 유동하는 제1유로; 상기 제1유로로부터 분지되어 상기 압축기로 냉매를 유동시키는 제2유로; 상기 제1유로를 유동하는 냉매와 상기 제2유로를 유동하는 냉매를 열교환시키는 내부열교환기; 상기 제2유로상에 위치하며 냉매의 유동을 조절하는 인젝션밸브 및 상기 인젝션밸브를 제어하는 제어장치를 더 포함할 수 있다.
제안되는 실시 예에 따르면, 증기 분사(Vapor injection)을 통해 공기조화기의 작동부하를 줄이고 충분한 냉매량을 확보하여 냉난방 성능을 향상할 수 있다.
또한 증기 분사 제어시시 돌입조건판단을 통한 기동제어, 기동제어 및 정시제어 해제여부 판단 및 퍼지제어기를 통한 정시제어의 단계를 포함함으로써 증기 분사를 통한 최적의 증기분사를 할 수 있는 특징이 있다.

Description

공기조화기 및 제어방법{Air conditioner and control method thereof}

본 명세서는 공기 조화기 및 상기 공기 조화기의 제어 방법에 관한 것이다. 보다 상세히 증기 분사(Vapor Injection)압축 시스템을 적용하는 공기조화기서 상기 증기 분사를 수행할 때 밸브의 개도 조절을 하여서 최적의 인젝션을 수행할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 열은 고온 측에서 저온 측으로는 자연히 이동하지만 저온 측에서 고온 측으로 열을 이동시키려면 외부에서 어떤 작용을 가하여야 한다. 이것이 히트펌프의 원리이다. 히트펌프 공기조화기는 냉매의 압축-응축-팽창-증발로 이루어지는 냉동사이클로 순환되는 열에 대한 운반 메커니즘(mechanism)을 가역적으로 사용하여 냉방 또는 난방 운전을 수행하며, 냉매의 압축을 위해 통상 압축기를 구비하고 있다.

최근에는, 이러한 히트펌프 공기조화기의 냉방 또는 난방 능력을 향상시키기 위하여 압축기에 기체상태의 냉매를 분사하는 증기 분사(Vapor Injection) 압축 시스템을 도입하고 있다. 증기 분사압축 시스템은 실내열교환기와 실외열교환기 사이의 배관을 분기하여 압축기에 마련된 분사포트에 연결하고, 이분기된 배관에는 냉매를 팽창하기 위한 분사용 팽창밸브와, 팽창된 냉매를 열교환하기 위한 내부 열교환기를 설치하여 분기된 냉매를 감압 팽창한 후, 열교환하여 과열된 기체상태의 냉매가 압축기로 분사되도록 한다. 이에 따라 압축기에 흡입되는 냉매의 밀도와 압축실의 체적에 의해 제한되는 냉매 흡입량의 한계를 극복하여 압축기의 압축 능력을 향상시킴으로서 순환되는 냉매의 양을 증가시켜 냉방 또는 난방 운전의 성능을 향상시키게 된다.

그러나, 이러한 증기 분사 압축 시스템의 경우 난방 운전 시 분사되는 냉매의 과열도가 높을 경우 압축기의 과열 및 시스템의 효율 저하를 초래하고, 과열도가 낮을 경우 압축기로 액 냉매가 유입되어 압축기에 무리가 갈수 있다. 또한 냉방 운전 시 냉매의 과냉도가 높을 경우 장배관 내에서압력손실이 발생하고 이에 따라 냉매 순환량이 감소하여 냉방 성능이 저하된다.

본 실시예의 목적은 증기 분사 (Vapor injection)을 통해 운전부하를 줄일 수 있고 증기분사시 인젝션밸브의 제어를 통해 인젝션 효율을 높이고 작동성능을 향상시킬 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 실시 예에 따른 공기조화기의 제어방법은 압축기, 응축기, 증발기, 냉매가 유동되는 제1유로, 상기 제1유로에서 분지되어 상기 압축기로 냉매를 유동시키는 제2유로; 상기 제1유로를 유동하는 냉매와 상기 제2유로를 유동하는 냉매가 열교환되는 내부열교환기; 및 상기 제2유로에 위치하며 상기 내부열교환기로의 냉매의 유동을 조절하는 인젝션밸브를 포함하는 공기조화기에 있어서, 상기 인젝션밸브를 제1개도로 증가시키는 돌입제어를 수행하는 단계; 상기 공기조화기를 유동하는 냉매가 제1설정값 범위를 만족하면, 설정주기에 따라 상기 제1개도보다 더 큰 제2개도로 상기 인젝션밸브의 개도를 증가시키는 기동제어를 수행하는 단계; 상기 온도정보가 제2설정값 범위를 만족하면 상기 기동제어가 해제하고 제3설정값값 범위를 만족하면 상기 기동제어를 종료하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 실시 예에 따른 공기조화기는 냉난방을 할 수 있는 공기조화기에 있어서;

냉매를 압축할 수 있는 압축기; 냉매를 응축할 수 있는 응축기; 상기 응축기에서 토출된 냉매가 유동하는 제1유로; 상기 제1유로로부터 분지되어 상기 압축기로 냉매를 유동시키는 제2유로; 상기 제1유로를 유동하는 냉매와 상기 제2유로를 유동하는 냉매를 열교환시키는 내부열교환기; 상기 제2유로상에 위치하며 냉매의 유동을 조절하는 인젝션밸브 및 상기 인젝션밸브를 제어하는 제어장치를 더 포함할 수 있다.

제안되는 실시 예에 따르면, 증기 분사(Vapor injection)을 통해 공기조화기의 작동부하를 줄이고 충분한 냉매량을 확보하여 냉난방 성능을 향상할 수 있다.

또한 증기 분사 제어시시 돌입조건판단을 통한 기동제어, 기동제어 및 정시제어 해제여부 판단 및 퍼지제어기를 통한 정시제어의 단계를 포함함으로써 증기 분사를 통한 최적의 증기분사를 할 수 있는 특징이 있다.

도1은 실시예의 공기조화기에서 난방시의 냉매 사이클을 나타낸 도면이다.
도2는 실시예의 내부열교환기와 압축기를 포함하는 도면이다.
도3은 도2에서의 냉매의 상태를 나타낼 수 있는 PH선도이다.
도4는 인젝션시 인젝션밸브의 개도를 조절하는 복수의 실시예이다.
도5는 실시예의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 상세히 설명한다. 각 구성요소의 상 또는 하부에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.

도1은 실시예의 공기조화기에서 난방시의 냉매 사이클을 나타낸 도면이다.

도1 참조하면, 상기 공기조화기는 압축기(10), 응축기(20) 내부열교환기(30), 제1밸브(50), 제2밸브(40), 인젝션유로(45) 및 증발기(60)를 포함할 수 있다. 상기 공기조화기의 냉매유동은 난방시를 기준으로 설명한다.

난방시에 상기 응축기(20)는 실내에서 내기와 열교환하는 실내열교환기 일 수 있으며 냉방시에 상기 응축기(20)는 실외에서 외기와 열교환하는 실외열교환기 일 수 있다. 상기 응축기는 열교환효율을 향상시킬 수 있는 응축기팬(22)를 포함할 수 있다.

상기 압축기(10)에서 압축된 냉매는 상기 응축기(20)에서 응축된다. 상기 응축기(20)를 지난 냉매는 상기 내부열교환기(30)를 지난다. 상기 내부열교환기(30)는 상기 응축기(20)를 지난 냉매와 상기 응축기(20)에서 분지되어서 형성되는 상기 인젝션유로(45)를 지나는 냉매를 열교환하게 된다. 상기 내부열교환기(30)는 열교환 효율을 높이기 위해서 내부를 지나는 배관들이 접하는 표면적을 넓히는 형태로 구성될 수 있다.

상기 인젝션유로(45)는 상기 내부열교환기(30)를 지나기 전 유로상에 제공되는 제2밸브(40)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2밸브(40)는 개도값을 조절하여 상기 인젝션유로(45)를 유동하는 냉매의 양을 조절할 수 있다. 상기 제2밸브(40)는 인젝션되는 냉매의 양을 조절할 수 있으므로 인젝션밸브라 칭할 수 있다.

상기 인젝션유로(45)를 지난 냉매는 상기 내부열교환기(30)에서 열교환하여 기상의 냉매로 되어 상기 압축기(10)로 유입되며 이를 증기분사(vapor injection)라 할 수 있다.

이와 같이 압축기(10)로 기상의 냉매를 인젝션 함으로써 압축기(10)의 동작부하가 큰 경우에 부하를 줄여줄 수 있으며 충분한 냉매량을 확보할 수 있는 특징을 가질 수 있다.

상기 제2밸브(40)의 개도값을 조절함으로써 인젝션되는 냉매의 양을 조절할 수 있다. 그러나 외부의 영향이나 동작상태에 따라서 상기 제2밸브(40)의 개도값에 정확히 비례하여 인젝션 되는 냉매의 양이 변하지 않을 수 있다.

이와 같은 외부의 영향 및 냉난방 부하를 고려하여 인젝션 되는 냉매의 양을 제어할 필요성이 생긴다. 이와 같이 인젝션되는 냉매의 양을 제어하는 방안에 대해 후술하도록 한다.

내부열교환기(30)를 통과한 냉매는 제1밸브(50)를 지나면서 팽창할 수 있다. 팽창된 냉매는 증발기(60)를 거치면서 기상의 냉매로 바뀌게 된다. 상기 증발기(60)는 난방시 실외열교환기일 수 있으며 냉방시는 실내열교환기 일 수 있다.

상기 증발기(60)는 열교환 효율을 향상시킬 수 있도록 증발기팬(62)를 더 포함할 수 있다.

상기 증발기(60)를 거친 냉매는 상기 압축기(10)로 유입되면서 난방사이클이 완성되며 상기 압축기(10)로 유입되기 전에 미도시 된 어큐뮬레이터를 거칠 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 냉난방 부하에 따라 인젝션되는 냉매의 양을 조절하는 것이 필요하게 된다.

도2는 실시예의 내부열교환기와 압축기를 포함하는 도면이고, 도3은 도2에서의 냉매의 상태를 나타낼 수 있는 PH선도이다.

도2 및 도3을 참조하여 냉매의 유동을 설명한다. 먼저 응축기(20)를 거쳐 제3밸브(55)를 유동하는 냉매는 a에 도달한다. 배관상을 유동하던 냉매는 일부가 a에서 인젝션유로(45)를 통해 분지될 수 있다.

분지된 냉매는 제2밸브(40)를 지나면서 팽창하게 되고 b를 지나 유동하게 된다. b에는 냉매의 온도 및/또는 압력을 측정할 수 있는 제1온도센서 및/또는 제1압력센서가 위치할 수 있다.

b를 지나 유동하는 냉매는 내부열교환기(30)를 지나면서 분지되지 않은 냉매와 열교환 하면서 기화되게 된다. 내부열교환기(30)는 열교환 효율을 높이기 위해 냉매들이 접촉할 수 있는 표면적을 넓히는 형태로 이루어 질 수 있다.

분지되어 상기 내부열교환기(30)를 거쳐 열교환하여 기화된 냉매는 상기 압축기(10)로 인젝션 된다. 상기 압축기(10)는 다단압축이 가능하며 냉매를 압축하는 제1압축부(미도시) 및 상기 제1압축부(미도시)가 압축한 냉매를 다시 압축할 수 있는 제2압축부(미도시)를 포함할 수 있다.

상기 내부열교환기(30)를 거친 냉매는 바람직하게 상기 제1압축부(미도시)에서 압축된 냉매와 합쳐져서 제2압축부(미도시)로 유입될 수 있도록 인젝션 될 수 있다. 이와 같이 열교환된 냉매가 압축기(10)로 인젝션 됨으로써 압축기(10)의 부하를 줄이고 충분한 냉매의 양을 확보할 수 있다.

도 3의 실시예의 냉매회로가 적용된 냉매사이클의 ph 선도이다.

상기 압축기(10)를 거친 냉매는 d에서 응축기(20)를 거치면서 a로 이동하게 되고 인젝션유로(45)를 통과하는 냉매는 b로 이동하게 된다. 제2밸브(40)를 거치면서 b의 냉매는 c로 이동하게 되고 c로 유입된 냉매는 제2 압축부로 유입되어서 다시 한번 냉매를 압축하게 된다.

이로써 응축기(20)를 유동하는 냉매의 양을 충분히 할 수 있고 바람직하게는 난방시 실내열교환기 측으로 냉매를 충분히 확보할 수 있고 압력이 높은 상태의 냉매를 상기 압축기(10) 내부로 유동시킬 수 있으므로 바람직하게는 난방운전시 작동부하를 떨어뜨릴 수 있게 된다..

도4는 인젝션시 인젝션밸브의 개도를 조절하는 복수의 실시예이다.

도2를 참조하면 (1)구간동안 인젝션밸브를 차폐시키고 인젝션 시작 제어주기를 기다릴 수 있다. 상기 공기조화기에서 냉난방부하가 심해질 경우 제어부(미도시)에 의해 인젝션 하면서 다음 구간으로 넘어갈 수 있다. 도2에서 인젝션밸브는 제2밸브(40) 일 수 있다.

(2) 구간은 제어부에 의해 인젝션이 시작 되었고, 상기 인젝션밸브를 개방할 때 초기의 낮은 개도의 경우 냉매의 유동이 실질적으로 일어나지 않아서 인젝션의 실질적 효과가 있을 가능성이 크지 않기 때문에 때문에 제1기준개도까지 인젝션 밸브를 개방시킬 수 있다. 상기 제1기준개도는 기설정값에 의할 수 있으며 바람직하게 25내지 45펄스일 수 있다.

상기 제1기준개도로 상기 인젝션밸브를 개방한 뒤 인젝션유로(45)를 통해 냉매의 유동을 판단할 수 있도록 제1기준시간만큼 기다리면서 냉매의 유동을 판단할 수 있다. 제1기준시간은 기설정 값에 의하고 바람직하게는 3 내지 30초일 수 있다.

상기 제1기준시간동안 냉매의 유동이 없을 경우 다음단계로 넘어갈 수 있다.

(3)구간에서 제2기준시간마다 제1조건이 만족할 경우 제2기준개도만큼 상기 인젝션밸브를 개방시키면서 상기 인젝션유로(45)로 냉매의 유동이 있는지 판단할 수 있다.

상기 제2기준시간을 제1제어주기라 할 수 있으며 상기 제2기준시간은 기 설정값에 의할 수 있다. 상기 제2기준시간은 바람직하게 5~40초일 수 있다.

상기 제1조건은 상기 인젝션유로(45)를 지나는 냉매가 상기 내부열교환기(30)를 지나기 전과 후의 온도차가 제1기준온도 이상일 경우에 만족할 수 있다. 상기 제1기준온도는 기 설정값에 의하며 바람직하게 2.5 내지 10℃ 일 수 있다.

상기 제1조건은 또한 상기 인젝션유로(45)를 지나는 냉매가 상기 내부열교환기(30)를 지난 온도와 상기 제1밸브(50)를 거쳐서 유동하는 냉매의 온도를 기반으로 추정할 수도 있다. 상기 제1밸브(50)를 거쳐서 유동하는 냉매의 온도는 냉방운전일 경우 실내배관입구에서 냉매의 온도이고 난방운전일 경우 실외열교한기의 출구의 온도일 수 있다.

상기 추정시에는 상기 인젝션유로(45)를 지나는 냉매가 상기 내부열교환기(30)를 지났을 때의 온도에서 상기 제1밸브(50)를 지난 뒤의 냉매의 온도와 상기 제1밸브(50)를 거쳐서 유동하는 냉매의 온도값을 기반으로 결정된 값의 차이값이 사용될 수 있다. 상기 결정시에는 상기 제1밸브(50)를 거쳐서 유동하는 냉매의 온도값에 기설정값이 더해지거나 곱해질 수 있다.

상기와 같이 제1조건이 만족함을 판단하면서 상기 제2기준시간마다 상기 제2기준개도만큼 상기 인젝션밸브를 개방할 수 있다. 상기 제2기준개도는 기설정값에 의할 수 있으며 바람직하게는 1 내지 5펄스일 수 있다.

(4)에서 (나)의 경우 상기 인젝션유로(45)를 통한 냉매의 유동이 있다고 판단하여 정시제어를 하게 된다. (가)의 경우 상기 인젝션유로(45)를 통한 냉매의 유동이 있지 않기 때문에 상기 제2기준시간마다 상기 제1조건이 만족할 경우 상기 제2기준개도만큼 상기 인젝션밸브를 개방시키는 운전을 계속하게 된다.

상기 인젝션유로(45)를 통한 냉매의 유동을 판단하는 방법은 상기 인젝션밸브를 개방한 이후로 상기 내부열교환기(30)를 지난 냉매의 온도가 제2기준온도 이상일 경우일 때 냉매의 유동이 있음을 판단할 수 있다. 상기 제2기준온도는 기설정값일 수 있으며 바람직하게는 1 내지 5℃ 일 수 있다.

실시예에서 (나)의 경우 상기 인젝션유로(45)를 통한 냉매의 유동이 있음을 판단하였고 이 상태에서 상기 인젝션밸브의 개도를 유지한 상태로 제3기준시간만큼 대기하면서 안정성을 체크할 수 있다. 상기 제3기준시간은 기설정값에 의하며 바람직하게는 1 내지 5분일 수 있다.

(5)에서 (나)의 경우 퍼지제어기(미도시)에 의한 정시제어를 하게 된다. 상기 퍼지제어기의 제어는 일반적인 퍼지 제어에 의하며 상기 인젝션유로(45)를 통해 기상의 냉매가 유입될 수 있도록 제어할 수 있다.

(가)의 경우 상기 인젝션유로(45)를 통해 냉매의 유동판단을 하던 중 상기 인젝션밸브의 개도가 제3기준개도를 넘은 경우로써 이 경우 상기 냉매의 유동판단 조건을 만족하지 않는 경우에도 정시제어 단계로 넘어가게 된다. 상기 제3기준개도는 기설정값에 의하며 40 내지 90펄스일 수 있다.

(가)는 이경우 상기 제3기준개도를 유지한 상태로 상기 제3기준시간만큼 대기하면서 안정성을 체크할 수 있다.

(6)에서 (가)의 경우는 상기 퍼지제어기에 의해 제어를 하며 상기 압축기(10)로 기상의 냉매가 인젝션될 수 있도록 제어하며 (나) 역시 정시제어를 계속하게 된다.

도5는 실시예의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.

도5를 참조하면 실시예의 공기조화기는 S100 단계에서 돌입조건을 결정하게 된다. 상기 돌입조건은 상기 인젝션밸브를 개방하여 상기 인젝션유로(45)를 통해 상기 압축기(10)로 기상의 냉매가 유입되도록 제어하는 것이다.

상기 돌입조건의 경우 인젝션이 필요한 상황을 판단하는 것으로 상기 압축기(10)의 동작부하가 커지거나, 유동하는 냉매의 양을 충분히 할 필요가 있을 경우 만족할 수 있다.

S110 단계에서 상기 돌입조건을 만족하였는지 판단하게 된다. 돌입조건을 만족하였을 경우 S120단계로 넘어가고 만족하지 못하였을 경우 계속 돌입조건을 만족하는지 판단하게 된다.

상기 돌입조건을 만족할 경우 S120 단계로 진행할 수 있다. 상기 S120 단계에서 기동제어를 진행하게 된다. 상기 기동제어는 상기 인젝션밸브를 상기 제1기준개도만큼 개방하여 상기 제1기준시간만큼 대기하는 것을 포함한다. 이는 상기 인젝션밸브의 개도가 상기 제1기준개도 이하일 경우 상기 인젝션유로(45)를 통한 냉매의 유동이 있을 가능성이 크지 않기 때문에 빠른 인젝션 유동 확보를 위해 사기 제1기준개도만큼 개방하게 된다. 또한 상기 제1기준시간만큼 대기하면서 상기 인젝션유로(45)를 통한 냉매의 유동판단을 할 수 있다.

상기 인젝션유로(45)를 통한 냉매의 유동판단이 없을 경우 상기 인젝션밸브를 상기 제2기준시간마다 상기 제1조건이 만족할 경우 상기 제2기준개도만큼 상기 인젝션밸브를 개방시키면서 상기 인젝션유로(45)로 냉매의 유동이 있는지 판단할 수 있다.

이와 같이 시차를 두고 상기 인젝션밸브의 개도값을 크게함으로써 안정적으로 인젝션을 진행할 수 있는 효과가 있다.

S130 단계는 기동제어 해제조건을 판단하는 것을 포함할 수 있다.

기동제어 해제는 상기 인젝션밸브를 개방하여 인젝션 구동을 하였을 경우에도 인젝션에 따른 효과가 없는 것으로 판단하여 상기 인젝션밸브를 폐쇄하는 것을 포함할 수 있다. 상기 기동제어 해제조건은 제1해제조건 또는 제2해제조건을 포함할 수 있다.

제1해제조건은 상기 제1조건을 만족하지 못하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제1조건을 만족하지 못하는 것은 인젝션유로(45)를 유동하는 냉매가 충분한 열량을 확보하지 못해서 기상의 냉매가 인젝션 될 수 없는 것을 의미함으로 상기 인젝션밸브를 차폐하여서 상기 압축기(10)로 액상의 냉매가 유입되는 것을 막는 것이 바람직 하다.

제2해제조건은 건도판단을 통해 이루어질 수 있다. 건도판단은 상기 내부열교환기(30)를 지난 냉매의 온도와 상기 제2밸브(40)를 지나는 냉매의 온도값을 기준으로 할 수 있다. 상기 건도판단을 통해 상기 인젝션유로(45)를 통해 액상의 냉매가 유입될 경우 제2해제조건을 만족하여 상기 인젝션밸브를 차단하고 다시 돌입조건을 판단하는 S110 단계로 진행할 수 있다.

S140 단계는 유동여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 인젝션유로(45)를 통해 냉매의 유동이 있음을 판단하는 것은 제1유동조건 또는 제2유동조건을 만족하는 것을 포함할 수 있다.

상기 제1유동조건은 상기 돌입조건판단시 상기 내부열교환기(30)를 통과한 상기 인젝션유로(45)상의 냉매의 온도와 S140단계에서 측정한 내부열교환기(30)를 통과한 상기 인젝션유로(45)상의 냉매의 온도의 차이가 상기 제2기준온도 이상일 경우일 때를 포함할 수 있다.

상기 제1유동조건을 만족하는 경우 상기 내부열교환기(30)에서 충분한 열교환이 있음을 판단하여 정시제어로 넘어가서 인젝션을 통한 상기 공기조화기의 냉,난방효율을 향상시킬 수 있다.

상기 제2유동조건은 상기 인젝션밸브의 개도가 상기 제3기준개도를 넘은 것을 포함한다. 상기 제3기준개도를 넘은 경우 상기 인젝션밸브가 충분히 개방된 것으로 판단하고 정시제어를 통해 인젝션의 신뢰도를 확보할 수 있다.

상기 제1유동조건 또는 상기 제2유동조건을 만족한 경우 정시제어로 넘어가게 되고 그렇지 않을 경우 다시 S120단계의 기동제어를 실시하게 된다.

S150 단계는 퍼지제어기(미도시)에 의한 정시제어를 하는 것을 포함한다.

상기 퍼지제어기는 퍼지테이블을 이용한 제어를 할 수 있으며 항상 과열된 기상냉매가 상기 압축기(10)로 흡입될 수 있도록 제어할 수 있다.

상기 퍼지제어기(미도시)의 출력에 따른 상기 인젝션밸브의 개도를 조정할 때 상기 인젝션밸브의 개도를 증가시키는 증가값이 상기 인젝션밸브의 개도를 감소시키는 감소값보다 작게 설계할 수 있으며 이로 인한 안정적인 제어를 하는 것이 가능하다.

S160 단계는 정시제어시 퍼지제어기의 출력에 상기 공기조화기의 작동상태에 따른 보상값을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 보상값은 상기 제1밸브(50) 및 상기 제2밸브(40)의 개도값을 기반으로 결정될 수 있다. 상기 제1밸브(50)를 인젝션밸브라 칭할 수 있으며 상기 제2밸브(40)를 후단 팽창밸브라 칭할 수 있다.

먼저 상기 인젝션밸브의 개도 값을 보상하기 위해 상기 후단 팽창밸브의 개도 값을 기반으로 보상하는 방법에 대해서 설명한다. 먼저 상기 후단 팽창밸브의 개도 값에 따른 보상율을 결정한다.

상기 보상율은 후단 팽창밸브의 상기 후단 팽창밸브의 현재개도와 상기 공기조화기에서 인젝션을 하기 전 후단팽창밸브 개도의 차이 값을 상기 후단팽창밸브의 현재개도와 제1유동판단 개도의 차이값으로 나눈 값으로 결정할 수 있다.

상기 밸브의 개도 제어는 퍼지 제어기의 출력에 따라 조절될 수 있으며 바람직하게 상기 보상은 상기 퍼지 제어기에 제어에 의해 상기 인젝션밸브의 개도를 감소시킬 때 혹은 상기 보상율이 음수의 값을 가질 때 보상할 수 있다.

상기 제1유동판단 개도는 기 정해진 값으로 상기 후단 팽창밸브를 제1유동판단개도로 했을 경우 인젝션유로(45)를 통해 냉매의 유동을 확인 할 수 있는 개도로 할 수 있다. 바람직하게 스테핑모터를 적용하였을 경우 상기 제1유동판단 개도는 30내지 50 펄스일 수 있다.

상기 후단 팽창밸브의 보상율을 기반으로 상기 인젝션밸브의 개도 제어 값에 보상을 할 수 있다. 보다 자세히 상기 후단 팽창밸브 보상율에 상기 퍼지 제어기가 결정한 인젝션밸브의 개도값 변화량에 곱한 값을 상기 인젝션밸브의 개도값 조절에 보상할 수 있다. 상기 후단 팽창밸브 보상율에 상기 퍼지 제어기가 결정한 인젝션밸브의 개도값 변화량을 곱한 것을 후단 팽창밸브 보상개도로 칭할 수 있다.

이와 같이 상기 후단 팽창밸브의 개도 값에 대해서 보상을 하는 것은 상기 후단 팽창 밸브가 인젝션 이전의 개도에 비해서 개도 값이 클 경우 상기 후단 팽창밸브를 유동하는 냉매의 양이 늘어나게 되고 이를 인젝션밸브의 개도 값에 반영하기 위해서 상기 인젝션밸브 개도 제어에 상기 후단 팽창밸브 보상개도 값을 더할 수 있게 된다.

또한 인젝션밸브 개도값을 제어하는데 현재 인젝션밸브 개도량을 기반으로 보상할 수 있다. 상기 인젝션밸브 개도량은 현재 상기 인젝션밸브의 개도 값을 제2유동판단 개도 값으로 나눈 것일 수 있다.

상기 제2유동판단 개도는 상기 인젝션유로(45)상에 냉매의 유동이 시작될 때의 상기 인젝션밸브의 개도값으로 이는 기 결정된 값일 수도 있고 측정에 의해 상기 인젝션유로(45)상에 냉매가 유동할 때 상기 인젝션밸브의 개도값을 저장하여 활용할 수도 있다. 상기 인젝션밸브의 개도값이 기 결정된 값으로 사용될 경우 상기 기결정값은 30내지 50펄스일 수 있다.

상기 인젝션밸브 개도량을 기반으로 상기 인젝션밸브 개도값 제어를 보상할 때는 바람직하게는 현재 상기 인젝션밸브의 개도가 특정값 이상이고 상기 퍼지제어기에 의한 출력값이 상기 인젝션밸브의 개도를 감소시킬 때일 수 있다.

따라서 상기 인젝션 밸브의 개도를 제어하는 것은 퍼지제어기의 출력값, 후단 팽창밸브의 개도값 및 상기 인젝션밸브의 개도값을 기반으로 할 수 있다. 상기 값들을 기반으로 보상된 최종 상기 인젝션밸브의 개도는 상기 퍼지제어기의 출력값에 상기 인젝션밸브의 개도량을 곱한 뒤 후단팽창밸브의 보상개도를 더한 값일 수 있다. 상기 보상 값들로 상기 인젝션밸브의 최종 출력값을 결정하고 상기 최종 출력값으로 인젝션 한 뒤 인젝션 과열도를 측정하여 다음 제어주기 값을 결정하여 상기 인젝션 밸브를 제어하게 된다.

S170 단계는 정시제어 해제여부를 판단하는 단계를 포함한다.

상기 정시제어 해제여부를 판단하는 것은 상기 제1해제조건 또는 상기 제2해제조건을 만족하는 만족하는 것을 포함할 수 있다.

상기 제1해제조건 또는 상기 제2해제조건을 만족하는 경우 상기 인젝션으로 인해 기상의 냉매를 상기 압축기(10)로 인젝션 할 수 없다고 판단하여 상기 인젝션밸브를 차폐하고 다시 S110단계로 가서 돌입조건을 판단하게 된다.

S180단계는 신뢰성 판단 단계를 포함할 수 있다.

상기 신뢰성 판단 단계는 인젝션으로 인한 상기 공기조화기 동작 중에 압축기(10)의 입력전류가 급격히 상승하거나, 상기 증발기(60)에서 냉매의 온도가 급격히 하락하거나, 실내외의 온도차가 급격히 감소하는 경우로써 상기 퍼지제어기(미도시)를 통해 상기 공기조화기의 구동이 힘들다고 판단했을 경우에 상기 인젝션밸브를 차폐하고 상기 S110단계로 진행하여 다시 상기 돌입조건을 판단하게 된다.

신뢰성 판단 단계 결과 신뢰성이 확보되었을 경우 S190단계로 진행한다.

S190단계에서는 상기 공기조화기가 작동중일 경우 다시 S150 단계로 진행하여서 정시제어를 계속하게 되고 상기 공기조화기가 작동중이 아닐경우 제어를 종료하게 된다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 압축기 20 : 응축기
30 : 내부열교환기 40 : 제2밸브
45 : 인젝션유로 50 : 제1밸브

Claims (12)

1. 압축기, 응축기, 증발기, 냉매가 유동되는 제1유로, 상기 제1유로에서 분지되어 상기 압축기로 냉매를 유동시키는 제2유로; 상기 제1유로를 유동하는 냉매와 상기 제2유로를 유동하는 냉매가 열교환되는 내부열교환기; 및 상기 제2유로에 위치하며 상기 내부열교환기로의 냉매의 유동을 조절하는 인젝션밸브를 포함하는 공기조화기에 있어서,
   상기 인젝션밸브를 제1개도로 증가시키는 돌입제어를 수행하는 단계;
   상기 공기조화기를 유동하는 냉매가 제1설정값 범위를 만족하면, 설정주기에 따라 상기 제1개도보다 더 큰 제2개도로 상기 인젝션밸브의 개도를 증가시키는 기동제어를 수행하는 단계;
   상기 온도정보가 제2설정값 범위를 만족하면 상기 기동제어가 해제하고 제3설정값값 범위를 만족하면 상기 기동제어를 종료하는 단계;를 포함하는 공기조화기의 제어방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 돌입제어를 수행하는 단계는 상기 제1개도로 상기 인젝션밸브의 개도를 증가시킨후 소정의 시간만큼 대기하는 공기조화기의 제어방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1설정값은 상기 제2유로를 유동하는 냉매의 온도 및 상기 증발기를 통과한 냉매의 온도를 기초로 하는 공기조화기의 제어방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2설정값은 상기 제2유로를 유동하는 냉매의 온도변화값을 기초로 하는 공기조화기의 제어방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2설정값은 상기 인젝션밸브의 개도값을 기초로 하는 공기조화기의 제어방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제3설정값은 상기 제2유로를 유동하는 냉매의 온도 및 상기 증발기를 통과한 냉매의 온도를 기초로 하는 공기조화기의 제어방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제3설정값은 상기 제2유로를 유동하는 냉매의 온도 및 상기 제1유로를 유동하는 냉매의 압력값을 기초로 하는 공기조화기의 제어방법.
8. 냉난방을 할 수 있는 공기조화기에 있어서;
   냉매를 압축할 수 있는 압축기;
   냉매를 응축할 수 있는 응축기;
   상기 응축기에서 토출된 냉매가 유동하는 제1유로;
   상기 제1유로로부터 분지되어 상기 압축기로 냉매를 유동시키는 제2유로;
   상기 제1유로를 유동하는 냉매와 상기 제2유로를 유동하는 냉매를 열교환시키는 내부열교환기;
   상기 제2유로상에 위치하며 냉매의 유동을 조절하는 인젝션밸브 및
   상기 인젝션밸브를 제어하는 제어장치를 더 포함하는 공기조화기.　
9. 제8항에 있어서,
   상기 제2유로에 위치하는 제1온도센서를 더 포함하며,
   상기 제어장치는 상기 제1온도센서가 측정한 온도값을 기초로하여 상기 인젝션밸브를 제어하는 공기조화기.　
10. 제9항에 있어서,
    냉매를 증발시키는 증발기; 및
    상기 증발기를 통과하는 냉매의 온도를 측정할 수 있는 제2온도센서를 더포함하며,
    상기 제어장치는 상기 제1온도센서가 측정한 온도값 및 상기 제2온도센서가 측정한 온도값을 기초로 하여 상기 인젝션밸브를 제어하는 공기조화기.　
11. 제8항에 있어서,
    상기 제어장치는 제어주기를 측정할 수 있는 타이머를 더 포함하며,
    상기 제어장치는 상기 타이머가 측정한 값에 의해 상기 인젝션밸브를 제어하는 공기조화기.　
12. 제8항에 있어서,
    상기 제1유로상에서 냉매의 압력을 측정할 수 있는 1개 이상의 압력센서를 더 포함하며,
    상기 제어장치는 상기 압력센서가 측정한 값에 의해 상기 인젝션밸브를 제어하는 공기조화기.

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