KR101336720B1 - Air conditioning system - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 공기조화시스템은 제 1팽창밸브의 개도시간에 따른 개도변화량이 변하도록 제어함으로써, 상기 제 1팽창밸브가 점차 개방되기 때문에, 시스템의 안정성이 향상될 수 있다. In the air conditioning system according to the present invention, since the first expansion valve is gradually opened by controlling the opening degree change amount according to the opening time of the first expansion valve, the stability of the system can be improved.
공기조화시스템, 상분리기, 인젝션, 냉매, 밸브, 개도 Air conditioning system, phase separator, injection, refrigerant, valve, opening
Description
본 발명은 공기조화시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시스템의 성능 및 안정성이 향상될 수 있는 공기조화시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an air conditioning system, and more particularly, to an air conditioning system in which the performance and stability of the system can be improved.
일반적으로 공기조화시스템은 냉매를 압축, 응축, 팽창, 증발시키는 과정을 수행하여, 실내 공간을 냉방 또는 난방시키는 장치이다. In general, an air conditioning system is a device for cooling or heating an indoor space by performing a process of compressing, condensing, expanding, and evaporating a refrigerant.
상기 공기조화시스템은 실외기에 1대의 실내기가 연결되는 통상적인 공기조화시스템과, 실외기에 복수개의 실내기가 연결되는 멀티 공기조화시스템으로 구분된다. 또한, 상기 공기조화시스템은 냉매사이클을 일방향으로만 가동하여 실내에 냉기만을 공급하는 냉방시스템과, 냉매사이클을 양방향으로 가동하여 실내에 냉기 또는 온기를 공급할 수 있는 냉난방시스템으로 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 the outdoor unit. In addition, the air conditioning system is divided into a cooling system that only operates the refrigerant cycle in one direction to supply only cool air to the room, and a cooling and heating system that can operate the refrigerant cycle in both directions to supply cold or warm air to the room.
상기 공기조화시스템은 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기를 포함한다. 상기 압축기에서 토출된 냉매는 상기 응축기에서 응축된 후, 상기 팽창밸브에서 팽창된다. 팽창된 냉매는 상기 증발기에서 증발된 후, 상기 압축기로 흡입된다. 냉방운전 또는 난방운전시, 상기 압축기로 냉매를 인젝션하여 성능을 향상시킨다. The air conditioning system includes a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator. The refrigerant discharged from the compressor is condensed in the condenser, and then expanded in the expansion valve. The expanded refrigerant is evaporated in the evaporator, and then sucked into the compressor. During the cooling operation or the heating operation, the refrigerant is injected into the compressor to improve the performance.
그러나, 종래 기술에 따른 공기조화시스템은 냉매의 과열도와 중간압을 제어가 원활하게 이루어지지 않을 경우, 시스템이 불안정해지며 압축기 등의 손상이 발생될 수 있는 문제점이 있다. However, in the air conditioning system according to the related art, when the superheat and the intermediate pressure of the refrigerant are not smoothly controlled, the system becomes unstable and the compressor may be damaged.
본 발명은 시스템의 안정성과 성능이 향상될 수 있는 공기조화시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an air conditioning system in which stability and performance of a system can be improved.
본 발명은 냉매가 응축되는 응축기와, 상기 응축기를 통과한 냉매가 교축되는 제 1팽창장치와, 상기 제 1팽창장치를 통과한 냉매가 교축되는 제 2팽창장치와, 상기 제 2팽창장치를 통과한 냉매가 증발되는 증발기와, 상기 증발기를 통과한 냉매와, 상기 제 1팽창장치와 상기 제 2팽창장치사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 유입되어 압축되는 압축기와, 적어도 하나 이상의 운전변수를 감지하고, 상기 감지된 운전변수값에 대응하는 기 저장된 설정값에 근거하여 상기 제 1팽창장치의 목표 개방도를 결정하고, 상기 제 1팽창장치의 개방도가 상기 목표 개방도에 도달할때까지상기 제 1팽창장치의 개도시간에 따른 개도 변화량이 변하도록 제어하는 제어부를 포함하는 공기조화시스템을 제공한다. The present invention passes through a condenser for condensation of a refrigerant, a first expansion device for condensing the refrigerant passing through the condenser, a second expansion device for condensing the refrigerant passing through the first expansion device, and the second expansion device. Detecting an evaporator in which a refrigerant is evaporated, a refrigerant passing through the evaporator, a refrigerant branched and injected between the first expansion device and the second expansion device, and compressed, and at least one operating variable The target opening degree of the first expansion device is determined based on a pre-stored set value corresponding to the sensed operating variable value, and the first expansion device is opened until the opening degree of the first expansion device reaches the target opening degree. Provided is an air conditioning system including a control unit for controlling an opening degree change amount according to the opening time of a single expansion device.
또한, 본 발명은 냉매가 응축되는 응축기와, 상기 응축기를 통과한 냉매가 교축되는 제 1팽창장치와, 상기 제 1팽창장치를 통과한 냉매가 교축되는 제 2팽창장치와, 상기 제 2팽창장치를 통과한 냉매가 증발되는 증발기와, 상기 증발기를 통과한 냉매와, 상기 제 1팽창장치와 상기 제 2팽창장치사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 유입되어 압축되는 압축기와, 적어도 하나 이상의 운전변수를 감지 하고, 상기 감지된 운전변수값에 대응하는 기 저장된 설정값에 근거하여 상기 제 1팽창장치의 목표 개방도를 결정하고, 상기 제 1팽창장치의 개방도가 상기 목표 개방도에 도달할때까지상기 제 1팽창장치의 개방도를 변화시키는 변화과정과 개방도를 유지시키는 유지과정을 포함하고, 상기 변화과정 중 적어도 일부에서는 상기 제 1팽창장치의 개도시간에 따라 개도 변화량이 변하도록 제어하는 제어부를 포함하는 공기조화시스템을 제공할 수 있다. The present invention also provides a condenser for condensing refrigerant, a first expansion device for condensing the refrigerant passing through the condenser, a second expansion device for condensing the refrigerant passing through the first expansion device, and the second expansion device. An evaporator through which the refrigerant passing through the evaporator evaporates, a refrigerant passing through the evaporator, a refrigerant branched and injected between the first expansion device and the second expansion device, and compressed therein, and at least one operating variable. And determine a target opening degree of the first expansion device based on a pre-stored set value corresponding to the detected operating variable value, and until the opening degree of the first expansion device reaches the target opening degree. And a changing process of changing the opening degree of the first expansion device and a holding process of maintaining the opening degree, and at least part of the changing process is performed at the opening time of the first expansion device. La opening can be provided an air conditioning system comprising a control unit for controlling to change the service.
또한, 본 발명은 냉매가 응축되는 응축기와, 상기 응축기를 통과한 냉매가 교축되는 제 1팽창장치와, 상기 제 1팽창장치를 통과한 냉매가 교축되는 제 2팽창장치와, 상기 제 2팽창장치를 통과한 냉매가 증발되는 증발기와, 상기 증발기를 통과한 냉매와, 상기 제 1팽창장치와 상기 제 2팽창장치사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 유입되어 압축되는 압축기와, 적어도 하나 이상의 운전변수를 감지하고, 상기 감지된 운전변수값에 대응하는 기 저장된 설정값에 근거하여 상기 제 1팽창장치의 목표 개방도를 결정하고, 상기 제 1팽창장치의 개방도가 상기 목표 개방도에 도달할때까지상기 제 1팽창장치의 개방도를 변화시키는 변화과정과 개방도를 유지시키는 유지과정을 포함하고, 상기 유지과정 중 적어도 일부에서는 상기 제 1팽창장치의 개도시간에 따라 개방도 유지시간이 변하도록 제어하는 제어부를 포함하는 공기조화시스템을 제공할 수 있다. The present invention also provides a condenser for condensing refrigerant, a first expansion device for condensing the refrigerant passing through the condenser, a second expansion device for condensing the refrigerant passing through the first expansion device, and the second expansion device. An evaporator through which the refrigerant passing through the evaporator evaporates, a refrigerant passing through the evaporator, a refrigerant branched and injected between the first expansion device and the second expansion device, and compressed therein, and at least one operating variable. And determine a target opening degree of the first expansion device based on a pre-stored set value corresponding to the detected operating variable value, and until the opening degree of the first expansion device reaches the target opening degree. And a changing step of changing the opening degree of the first expansion device and a holding step of maintaining the opening degree, in at least some of the holding steps depending on the opening time of the first expansion device. D. It may provide an air conditioning system including a control unit for controlling the opening degree maintenance time is changed.
또한, 본 발명은 냉매가 응축되는 응축기와, 상기 응축기를 통과한 냉매가 교축되는 제 1팽창장치와, 상기 제 1팽창장치를 통과한 냉매가 교축되는 제 2팽창장치와, 상기 제 2팽창장치를 통과한 냉매가 증발되는 증발기와, 상기 증발기 를 통과한 냉매와, 상기 제 1팽창장치와 상기 제 2팽창장치사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 유입되어 압축되는 압축기와, 적어도 하나 이상의 운전변수를 감지하고, 상기 감지된 운전변수값에 대응하는 기 저장된 설정값에 근거하여 상기 제 1팽창장치의 목표 개방도를 결정하고, 상기 제 1팽창장치의 개방도가 상기 목표 개방도에 도달할때까지 상기 제 1팽창장치의 개방도를 변화시키는 변화과정과 개방도를 유지시키는 유지과정을 포함하고, 상기 변화과정 중 적어도 일부에서는 시간에 따라 개도 변화량이 변하도록 제어하고, 상기 유지과정에서는 상기 개도 변화량에 따라 개방도 유지시간이 변하도록 제어하는 제어부를 포함하는 공기조화시스템을 제공할 수 있다. The present invention also provides a condenser for condensing refrigerant, a first expansion device for condensing the refrigerant passing through the condenser, a second expansion device for condensing the refrigerant passing through the first expansion device, and the second expansion device. An evaporator through which the refrigerant passing through the evaporator evaporates, a refrigerant passing through the evaporator, a refrigerant branched between the first expansion device and the second expansion device, and injected and compressed, and at least one operating variable. And determine a target opening degree of the first expansion device based on a pre-stored set value corresponding to the detected operating variable value, and until the opening degree of the first expansion device reaches the target opening degree. And a changing process of changing the opening degree of the first expansion device and a holding process of maintaining the opening degree, wherein at least a part of the changing process changes the opening degree change amount with time. In the lock control, and the maintenance process may provide an air conditioning system comprising a control unit for controlling to change the holding time also opened in accordance with the opening degree change amount.
본 발명에 있어서, 상기 압축기는 상기 증발기를 통과한 냉매가 유입되어 압축되는 제 1압축부와, 상기 제 1압축부를 통과한 냉매와 상기 제 1팽창장치와 상기 제 2팽창장치사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 함께 유입되어 압축되는 제 2압축부를 포함한다.In the present invention, the compressor includes: a first compression section in which a refrigerant that has passed through the evaporator flows and is compressed; a refrigerant that has passed through the first compression section and branched from the first expansion device and the second expansion device, And a second compression unit in which the refrigerant is introduced and compressed.
본 발명에 있어서, 상기 개도 변화량은 상기 목표 개방도와 현재 개방도의 차이에 따라 기 설정되고, 상기 현재 개방도에 상기 개도 변화량을 조합한 값에 근거하여, 상기 제 1팽창장치의 개도량을 제어한다. In the present invention, the opening degree change amount is preset according to the difference between the target opening degree and the current opening degree, and the opening degree of the first expansion device is controlled based on a combination of the opening degree change amount with the current opening degree. do.
본 발명에 있어서, 상기 개도 변화량은 상기 목표 개방도와 현재 개방도의 차이에 비례하도록 기 설정된다. In the present invention, the opening degree change amount is preset to be proportional to the difference between the target opening degree and the current opening degree.
본 발명에 있어서, 상기 적어도 하나의 운전변수는 복수개의 운전변수들이고, 상기 복수개의 운전변수들은 독립적으로 상기 제 1팽창장치의 목표 개방도를 변화시킬 수 있다. In the present invention, the at least one operating variable may be a plurality of operating variables, and the plurality of operating variables may independently change a target opening degree of the first expansion device.
본 발명에 있어서, 상기 운전변수들에 대한 상기 설정값들을 곱한 값에 근거하여 상기 제 1팽창장치의 목표 개방도를 결정할 수 있다. In the present invention, the target opening degree of the first expansion device may be determined based on the product of the set values of the operation variables.
본 발명에 따른 공기조화시스템은 제 1팽창장치의 개도시간에 따른 개도변화량이 변하도록 제어함으로써, 상기 제 1팽창장치가 점차 개방되기 때문에, 시스템의 안정성이 향상될 수 있다. In the air conditioning system according to the present invention, by controlling the opening degree change amount according to the opening time of the first expansion device, since the first expansion device is gradually opened, the stability of the system can be improved.
공기조화 시스템은, 냉방 운전만을 수행하는 일반적인 가정용 냉방용 공기조화기, 난방 운전만을 수행하는 난방용 공기조화기, 냉난방 운전을 모두 수행하는 히트 펌프식 공기조화기, 복수 개의 실내공간들을 냉/난방하는 멀티형 공기조화기를 모두 포함한다. 이하에서는, 공기조화 시스템의 일 실시예로서, 히트 펌프식 공기조화기(이하, '공기조화기'라 한다)에 대하여 상세하게 살펴본다.The air conditioning system includes a general air conditioning air conditioner for performing only cooling operation, a heating air conditioner for performing only heating operation, a heat pump type air conditioner for performing both cooling and heating operation, a plurality of indoor spaces for cooling / It includes all multi-type air conditioners. Hereinafter, a heat pump type air conditioner (hereinafter referred to as an " air conditioner ") will be described in detail as an embodiment of an air conditioning system.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기(100)의 구성도이고, 도 2는 공기조화기(100)의 제어흐름을 보여주는 블록도이다. FIG. 1 is a configuration diagram of an
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 공기조화기(100)는 압축기(110), 실내 열교환기(120), 실외 열교환기(130), 제 1팽창밸브(141), 제 2팽창밸브(142), 상분리 기(150) 및 사방밸브(160)를 포함한다. 상기 실내 열교환기(120)는 냉방운전시 증발기로 작용하고, 난방운전시 응축기로 작용한다. 상기 실외 열교환기(130)는 냉방운전시 응축기로 작용하고, 난방운전시 증발기로 작용한다. 상기 압축기(110)는 유입되는 저온 저압의 냉매를 고온 고압의 냉매로 압축시킨다. 상기 압축기(110)는 제 1압축부(111)와 제 2압축부(112)를 포함한다. 상기 제 1압축부(111)는 상기 증발기로부터 유입되는 냉매를 압축하고, 상기 제 2압축부(112)는 상기 제 1압축부(111)에서 나온 냉매와, 상기 증발기와 응축기사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매를 혼합하여 압축한다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 압축기(110)가 3단 이상의 다단 구조를 가질 수 있다. 1 and 2, the
상기 사방밸브(160)는 냉난방시 냉매의 흐름을 절환하는 유로 절환 밸브로서, 상기 압축기(110)에서 압축된 냉매를 냉방시에는 상기 실외 열교환기(130)로 안내하고, 난방시에는 상기 실내 열교환기(120)로 안내한다. 상기 사방밸브(160)와 상기 압축기(110)는 제 1연결배관(171)으로 연결된다. 상기 제 1연결배관(171)에는 상기 압축기(110)에서 토출되는 냉매의 토출 온도 및 압력을 측정하기 위하여, 토출온도 센서(181) 및 토출압력 센서(182)가 배치된다. 상기 실내 열교환기(120)는 실내에 배치되고, 상기 사방밸브(160)와 제 2연결배관(172)으로 연결된다. The four-
상기 상분리기(150)는 유입되는 냉매를 기상 냉매와 액상 냉매로 분리하여, 액상 냉매를 상기 증발기로 보내고, 기상 냉매를 제 2압축부(112)로 보낸다. 상기 상분리기(150)의 제 1연결부(151)와 상기 실내 열교환기(120)는 제 3연결배관(173)으로 연결된다. 상기 제 1연결부(151)는 냉방운전시 액상냉매 토출관이고, 난방운 전시 냉매 유입관이다. The
상기 제 1팽창밸브(141)는 상기 제 3연결배관(173)상에 배치되며, 냉방운전시 상기 상분리기(150)로부터 유입되는 액상 냉매를 교축하는 제 2팽창장치이고, 난방운전시 상기 실내 열교환기(120)로부터 유입되는 액상냉매를 교축하는 제 1팽창장치이다. The
상기 실외 열교환기(130)는 실외에 배치되고, 상기 상분리기(150)의 제 2연결부(152)와 제 4연결배관(174)으로 연결된다. 상기 제 2연결부(152)는 냉방운전시 냉매 유입관이고, 난방운전시 액상냉매 토출관이다. The
상기 제 2팽창밸브(142)는 제 4연결배관(174)상에 배치되며, 냉방운전시 상기 실외 열교환기(130)로부터 유입되는 액상냉매를 교축하는 제 1팽창장치이고, 난방운전시 상기 상분리기(150)로부터 유입되는 액상냉매를 교축하는 제 2팽창장치이다.The
상기 실외 열교환기(130)는 상기 사방밸브(160)와 제 5연결배관(175)으로 연결된다. 또한, 상기 사방밸브(160)와 압축기(110)의 유입배관은 제 6연결배관(176)으로 연결된다. 상기 제 6연결배관(176)상에는 상기 압축기(110)의 입구측 온도를 측정하는 압축기 입구온도센서(184)가 배치된다.The
상기 제 2압축부(112)는 상기 상분리기(150)의 제 3연결부(153)와 인젝션 배관(180)으로 연결된다. 상기 제 3연결부(153)는 냉방 및 난방운전시 기상냉매 토출관으로서 사용된다. 상기 인젝션 배관(180)상에는 인젝션 밸브(143)가 배치된다. 상기 인젝션 밸브(143)는 상기 상분리기(150)로부터 상기 제 2압축부(112)로 인젝 션되는 냉매량 및 냉매 압력을 제어한다. 상기 인젝션 밸브(143)가 개방되면, 상기 상분리기(150) 내의 기상냉매가 상기 인젝션 배관(180)을 통하여 상기 제 2압축부(112)로 유입된다. 상기 인젝션 배관(180)상에는 인젝션되는 냉매의 온도를 측정하는 인젝션 온도센서(183)가 배치된다.The
상기 제 1,2팽창밸브(141)(142)와 상기 인젝션 밸브(143)의 개도량은 공기조화기의 운전을 제어하는 제어부(200)에 의하여 제어된다. The amount of opening of the first and
도 3은 공기조화기의 난방운전시의 냉매의 흐름이 도시되어 있다.3 shows the flow of the refrigerant during the heating operation of the air conditioner.
도 3을 참조하면, 상기 압축기(110)로부터 토출된 고온 고압의 기상냉매는 상기 사방밸브(160)를 거쳐 상기 실내 열교환기(120)내로 유입된다. 상기 실내 열교환기(120)에서 기상냉매는 실내 공기와 열교환을 하여 응축된다. 상기 응축된 냉매는 상기 제 1팽창밸브(141)에서 교축된 후, 상기 상분리기(160)로 유입된다. 상기 상분리기(160)에서 분리된 액상의 냉매는 상기 제 2팽창밸브(142)에서 다시 교축된 후, 상기 실외 열교환기(130)로 유입된다. 상기 실외 열교환기(130)에서 냉매는 외부 공기와의 열교환에 의하여 증발하고, 증발된 냉매는 상기 제 1압축부(111)로 유입된다. 3, the high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the
난방운전중에 가스 인젝션의 작동 요청이 있을 경우, 상기 제어부(200)는 상기 인젝션 밸브(143)를 개방한다. 상기 인젝션 밸브(143)가 개방되어, 상기 상분리기(160)에서 분리된 기상의 냉매가 상기 인젝션 배관(180)을 통해 상기 제 2압축부(112)로 인젝션된다. 상기 제 2압축부(112)에서는 인젝션된 냉매와 상기 제 1압축부(111)에서 나온 냉매가 혼합된 후, 압축된다. 상기 제 2압축부(112)에서 압축 된 냉매는 다시 상기 사방밸브(160)로 순환한다. When the operation of gas injection is requested during the heating operation, the
도 4는 공기조화기의 냉방운전시의 냉매의 흐름이 도시되어 있다.4 shows the flow of the refrigerant during the cooling operation of the air conditioner.
도 4를 참조하면, 상기 압축기(110)로부터 토출된 고온 고압의 기상냉매는 상기 사방밸브(160)를 거쳐 상기 실외 열교환기(130)로 유입된다. 상기 실외 열교환기(130)에서 상기 기상 냉매는 실내 공기와 열교환을 하여 응축된다. 상기 응축된 냉매는 상기 제 2팽창밸브(142)에서 교축된 후, 상기 상분리기(150)로 유입된다. 상기 상분리기(150)에서 분리된 액상의 냉매는 상기 제 1팽창밸브(141)에서 다시 교축된 후, 상기 실내 열교환기(120)로 유입된다. 상기 실내 열교환기(120)에서 냉매는 외부공기와의 열교환에 의하여 증발하고, 증발된 냉매는 상기 제 1압축부(111)로 유입된다. 상기 제어부(200)는 상기 인젝션 밸브(143)를 차폐시켜, 상기 상분리기(150)에서 나온 기상냉매가 상기 제 2압축부(112)로 인젝션되지 않는다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 냉방운전시에도 상기 상분리기(150)에서 나온 기상냉매가 상기 제 2압축부(112)로 인젝션될 수 있다. 4, the high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the
본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 설명하면 다음과 같다. A control method of an air conditioner according to an embodiment of the present invention will now be described.
사용자가 실내공간을 냉난방시키기 위하여, 상기 공기조화기(100)를 구동시키면, 상기 제어부(200)는 구동 명령을 감지한다. 상기 제어부(200)는 상기 제 1,2팽창밸브(141)(142)와 상기 인젝션 밸브(143)를 초기화하게 된다. 즉, 상기 제어부(200)는 상기 제 1,2팽창밸브(141)(142)를 완전히 개방하고, 상기 인젝션 밸브(143)는 차폐시킨다. 상기 인젝션 밸브(143)를 차폐시킴으로써, 구동 초기에 상 기 압축기(110)로 액상의 냉매가 유입되는 것을 방지할 수 있다.When the user drives the
상기 제 1,2팽창밸브(141)(142)와 상기 인젝션 밸브(143)의 초기화가 완료되면, 상기 제어부(200)는 공기조화기(100)의 냉매가 미리 설정된 목표 과열도에 도달하도록 과열도를 조절한 후, 냉매가 미리 설정된 중간압에 도달하도록 한다.When initialization of the first and
여기서, 과열도는 증발기의 출구 측과 상기 압축기(110)의 입구 측 사이의 냉매의 온도 차이를 의미한다. 일반적으로 냉매가 상기 증발기를 통과한 다음에는 액체 상태의 냉매를 포함하지 않지만, 급격한 부하 변동의 경우에는 액체상태의 냉매를 포함하는 경우가 발생한다. 이러한 경우 액상의 냉매가 상기 압축기(110)로 유입되면, 상기 압축기(110)의 파손 등을 수반하게 된다. 따라서, 이를 방지하기 위하여 상기 증발기를 통과한 냉매가 상기 압축기(110)로 이송되는 과정에서 온도가 상승하도록 하여 액상의 냉매를 제거하는 데, 이러한 상기 증발기의 출구와 상기 압축기(110)의 입구 사이의 냉매의 온도 차이를 과열도라 한다. 상기 증발기로 유입되는 냉매의 양을 감소시키면, 상기 증발기를 완전히 통과하기 전에 냉매의 증발이 끝나게 되어, 기체 냉매가 계속적으로 가열되므로 과열도가 증가하게 된다. 반면, 냉매의 양을 증가시키면 과열도는 감소할 수 있다. 상기 과열도는 상기 실내 열교환기에 설치된 센서(185)나 실외 열교환기에 설치된 센서(186), 그리고 상기 압축기(110) 입구측에 설치된 압축기 입구온도센서(184)에 의해 측정될 수 있다. Here, the superheat degree refers to the temperature difference of the refrigerant between the outlet side of the evaporator and the inlet side of the
그리고, 중간압이란 상기 상분리기(160)내의 압력이다. 상기 중간압을 미리 설정된 중간압에 도달하게 함으로써, 상기 압축기(110)에서 필요로 하는 일을 줄여 효율을 증대시킬 수 있다. 상기 응축기에서 상기 상분리기(160)로 공급되는 냉매의 양을 조절함으로써, 상기 중간압을 조절할 수 있다. 상기 중간압은 상기 인젝션 배관(180)에 설치된 상기 인젝션 온도센서(183)에 의해 측정할 수 있다. The intermediate pressure is the pressure in the
상기 과열도를 조절하기 위해서는 상기 상분리기(160)와 상기 증발기 사이에 배치된 밸브의 개도량을 조절하고, 상기 중간압을 조절하기 위해서는 상기 응축기와 상기 상분리기(160) 사이에 배치된 밸브의 개도량을 조절한다. In order to control the degree of superheat, the amount of opening of the valve disposed between the
상기 공기조화기가 난방운전인 경우, 상기 제 1팽창밸브(141)가 중간압을 조절하는 제 1팽창장치 역할을 하게 되고, 상기 제 2팽창밸브(142)는 과열도를 조절하는 제 2팽창장치 역할을 하게 된다. When the air conditioner is a heating operation, the
상기 제어부(200)는 상기 제 1팽창밸브(141)는 제 1제어모드로 제어하고, 상기 제 2팽창밸브(142)는 상기 제 1제어모드와 상이한 제 2제어모드로 제어한다. The
상기 제어부(200)는 상기 제 2팽창밸브(142)의 초기화가 완료되면, 과열도를 조절하기 위해, 상기 제 2팽창밸브(142)의 개도량을 제 2제어모드로 조절한다. 상기 제 2제어모드에서는 냉매의 과열도를 실시간으로 측정하고, 그에 따라 상기 제 2팽창밸브(142)의 개방도를 변화시킨다. 상기 제어부(200)에는 증발기 역할을 하는 상기 실외 열교환기(130)에 설치된 센서(186) 및 상기 압축기 온도센서(184)에 의해 측정된 과열도와 미리 설정된 목표 과열도의 오차 및 오차 변화량에 근거하여 퍼지 테이블이 저장되고, 상기 퍼지 테이블로부터 상기 제 2팽창밸브(142)의 개도량이 결정된다. When the initialization of the
상기 제 2제어모드에서는 상기 냉매의 과열도가 상기 목표 과열도에 도달할때까지 냉매의 과열도를 실시간으로 측정하고, 측정된 과열도에 근거하여 상기 제 2팽창밸브(142)의 개도량을 계속 변화시킨다. 따라서, 냉매의 과열도가 보다 정확하게 조절될 수 있다. In the second control mode, the superheat degree of the coolant is measured in real time until the superheat degree of the coolant reaches the target superheat degree, and the opening degree of the
도 5는 도 1에 도시된 공기조화기가 난방운전시, 제 1팽창밸브의 제어방법이 도시된 순서도이다.5 is a flowchart showing a control method of the first expansion valve when the air conditioner shown in Fig. 1 performs heating operation.
도 5를 참조하면, 상기 제어부(200)는 상기 제 1팽창밸브(141)의 초기화가 완료되면(S1), 중간압을 조절하기 위해 상기 제 1팽창밸브(141)의 개도량을 제 1제어모드로 조절한다. Referring to FIG. 5, when the initialization of the
상기 제 1제어모드에서는 적어도 하나의 운전변수의 운전변수값을 감지한다.(S2) 상기 운전변수들은 냉매가 상기 제 2압축부(112)로 인젝션되는 가스인젝션 작동여부와, 상기 압축기(110)의 주파수와, 상기 공기조화기(100)의 실내온도와, 실외온도, 실내외 온도차이, 압축기(110)의 토출압력, 압축기(110)의 토출온도 등을 포함할 수 있다. 상기 운전변수들의 운전변수값에 대한 상기 설정값은 미리 정해져서 상기 제어부(200)에 테이블의 형태로 저장된다. 상기 압축기(110)의 주파수에 대한 설정값은 가스 인젝션 작동여부에 따라 다르게 설정될 수 있다. In the first control mode, the operating variable value of at least one operating variable is sensed. (S2) The operating variables include a gas injection operation in which a refrigerant is injected into the
상기 제어부(200)는 상기 운전변수값들에 대한 설정값들을 상기 테이블로부터 구한다.(S3) The
상기 설정값에 근거하여 상기 제 1팽창밸브(141)의 목표 개방도를 결정한다.(S4) 상기 운전변수값들에 대한 설정값들은 독립적으로 상기 목표 개방도를 변화시킨다. The target opening degree of the
그에 따른 상기 목표 개방도를 구하는 방법은 다음과 같다. A method for obtaining the target opening degree according to the result is as follows.
목표 개방도 = F(A1,A2,A3,A4,A5.....)Target opening degree = F (A1, A2, A3, A4, A5 .....)
여기서, A1~A5는 상기 운전변수값들이다. 상기 F(A1,A2,A3,A4,A5.....)는 다음과 같은 식으로 이루어질 수 있다. Here, A1 to A5 are the operating variable values. The above F (A1, A2, A3, A4, A5 .....) can be expressed by the following equation.
일 예로서, 상기 목표 개방도는 상기 운전변수값들에 대응되는 설정값들을 서로 곱하여 구할 수 있으며, 다음과 같은 식이 사용될 수 있다. As an example, the target degree of opening may be obtained by multiplying the set values corresponding to the operating variable values, and the following equation can be used.
F(A1,A2,A3,A4,A5.....) = C*f(A1)*f(A2)*f(A3)*f(A4)*f(A5)*.....(A1) * f (A2) * f (A3) * f (A4) * f (A5) *
여기서, C는 비례상수이고, f(A1),f(A2),..는 A1,A2,..에 대한 설정값들이다. Here, C is a proportional constant, and f (A1), f (A2), .. are the setting values for A1, A2, ..
상기 운전변수들은 독립적으로 상기 제 1팽창밸브(141)의 목표 개방도를 변화시키기 때문에, 각 운전변수에 대한 설정값을 구하기가 용이해지고, 제어가 용이하다. 한편, 이에 한정되지 않고, 상기 목표 개방도는 상기 각 설정값들을 서로 더하거나 기타 다른 조합 등에 의해 구하는 것도 가능하다. Since the operating parameters independently vary the target opening degree of the
상기 제어부(200)는 상기 제 1팽창밸브(141)의 현재 개방도를 실시간으로 감지하여 저장한다.(S5) 그리고, 저장된 상기 제 1팽창밸브(141)의 현재 개방도와 상기 목표 개방도의 크기를 비교한다.(S6) 상기 현재 개방도와 상기 목표 개방도가 다를 경우, 상기 현재 개방도와 상기 목표 개방도의 차이에 따라 개도 변화량을 결정한다.(S7) 상기 개도 변화량은 상기 현재 개방도와 상기 목표 개방도의 차이에 따라 미리 정해져서 상기 제어부(200)에 테이블의 형태로 저장된다. 상기 테이블로부터 상기 개도 변화량을 구한다.The
상기 개도 변화량이 결정되면, 상기 제 1팽창밸브(141)의 개방도를 상기 개 도 변화량만큼 변화시킨다. (S8)When the opening degree change amount is determined, the opening degree of the
이후, 상기 제 1팽창밸브(141)의 현재 개방도를 재감지하고, 상기 제 1팽창밸브(141)의 현재 개방도와 상기 목표 개방도를 다시 비교한다. 상기 현재 개방도와 상기 목표 개방도가 다를 경우, 그 차이를 계산하고, 그에 따라 개도 변화량을 재결정한다. 상기 개도 변화량이 재결정되면, 상기 제 1팽창밸브(141)의 개방도를 재결정된 상기 개도 변화량만큼 변화시킨다. Thereafter, the current degree of opening of the
이후, 상기 제 1팽창밸브(141)의 현재 개방도가 상기 목표 개방도와 일치하거나 오차범위 이내일때까지 상기와 같은 과정을 반복한다. Thereafter, the above process is repeated until the current degree of opening of the
도 6은 도 1에 도시된 공기조화기가 난방운전시, 제 1팽창밸브(141)의 개도시간에 따른 개도 변화량을 나타낸 그래프이다. 6 is a graph showing the amount of change in the opening degree of the
도 6을 참조하면, 상기 개도 변화량(B1,B2,B3)은 상기 현재 개방도와 상기 목표 개방도의 차이에 비례하도록 설정될 수 있다. 즉, 상기 제 1팽창밸브(141)의 개도량 제어 초기에는 상기 현재 개방도와 상기 목표 개방도의 차이가 크므로 개도시간에 따른 개도 변화량을 크게 하여, 보다 신속하게 제어가 이루어지도록 한다. 이후, 상기 제 1팽창밸브(141)의 개방도가 상기 목표 개방도에 도달할수록 개도시간에 따른 개도 변화량을 작게 하여, 보다 정확하게 제어가 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 6, the opening degree change amounts B1, B2, and B3 may be set to be proportional to the difference between the current opening degree and the target opening degree. That is, since the difference between the current opening degree and the target opening degree is large at the beginning of the opening degree control of the
따라서, 상기 제 1제어모드에서는 상기 제 1팽창밸브(141)의 현재 개방도를 고려하여 상기 개도 변화량(B1,B2,B3)을 결정하고, 상기 제 1팽창밸브(141)의 현재 개방도가 상기 목표 개방도에 도달할때까지 상기 개도 변화량을 재결정하고, 상기 개도 변화량만큼씩 상기 제 1팽창밸브(141)의 개도량을 복수회 제어함으로써, 상기 제 1팽창밸브(141)의 개방도가 점차 증가하거나 점차 감소될 수 있다. 즉, 냉매의 양이 점차 증가하거나 점차 감소하게 되므로 사이클이 보다 안정될 수 있다. Therefore, in the first control mode, the opening degree change amounts B1, B2, and B3 are determined in consideration of the current opening degree of the
한편, 상기 제어부(200)는 상기 압축기(110)에서 토출된 냉매의 토출온도와, 상기 실내 열교환기(120)를 통과한 냉매의 온도 등의 운전변수들이 기설정된 정상운전범위를 벗어나는지 여부를 감지한다.(S9) 상기 압축기(110)에서 토출된 냉매의 토출온도와, 상기 실내 열교환기(120)를 통과한 냉매의 온도 등의 운전변수들이 기설정된 정상운전범위를 벗어나면, 상기 제어부(200)는 상기 제 1제어모드로부터 상기 제 3제어모드로 전환하여 상기 제 1팽창밸브(141)를 제어한다. On the other hand, the
상기 제 3제어모드에서는 상기 운전변수값들에 근거하여, 보정 개방도를 결정하고(S10), 상기 제 1제어모드에서 저장된 개방도에 상기 보정개방도를 조합하여(S11), 상기 제 1팽창밸브의 개도량을 제어한다.(S12) 이후, 상기 제 3제어모드의 수행중에는 상기 제 1팽창밸브의 현재 개방도를 실시간 저장하고,(S13) 상기 제 3제어모드의 수행중에 저장된 현재 개방도에 상기 보정 개방도를 조합하여 제어한다. In the third control mode, the correction opening degree is determined based on the operating variable values (S10), and the correction opening degree is combined with the opening degree stored in the first control mode (S11). The opening degree of the valve is controlled (S12). After the third control mode is executed, the current opening degree of the first expansion valve is stored in real time (S13) and the current opening degree stored while the third control mode is performed. The combination is controlled by combining the correction opening degree.
따라서, 상기 공기조화기의 운전변수값이 정상운전범위를 벗어나면, 상기 제 1팽창밸브의 제어모드를 전환함으로써, 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있다. Therefore, when the operating variable value of the air conditioner is out of the normal operating range, the stability of the system can be improved by switching the control mode of the first expansion valve.
또한, 상기 제 1제어모드에서는 상기 제 1팽창밸브의 현재 개방도를 감지하여 저장함과 아울러, 상기 제 1팽창밸브의 개방도를 점차 증가시키거나 점차 감소시키기 때문에, 상기 제 1제어모드의 수행중에 다른 제어모드로의 전환도 용이해질 수 있다. In addition, in the first control mode, the current opening degree of the first expansion valve is sensed and stored, and the opening degree of the first expansion valve is gradually increased or decreased. Switching to other control modes can also be facilitated.
한편, 냉방운전의 경우에는 상기 제 1팽창밸브(141)가 과열도를 조절하는 제 2팽창장치 역할을 하게 되므로, 상기 제 1팽창밸브(141)를 제 2제어모드로 제어할 수 있다. 그리고, 가스 인젝션 작동 요청이 없을 경우, 상기 제 2팽창밸브(142)와 상기 인젝션 밸브(143)는 완전히 개방할 수 있다. On the other hand, in the cooling operation, since the
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기가 난방운전시, 제 1팽창밸브의 제어방법이 도시된 순서도이고, 도 8은 도 7에 도시된 제어방법에서 개도시간에 따른 개도 변화량을 나타낸 그래프이다. 이하에서는, 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명한다. 전술한 실시예와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. FIG. 7 is a flowchart illustrating a control method of the first expansion valve when the air conditioner according to another embodiment of the present invention is heated. FIG. 8 is a view illustrating a change in opening degree according to the opening time in the control method of FIG. 7. It is a graph. Hereinafter, differences from the above-described embodiment will be mainly described. The same reference numerals as in the above-described embodiment indicate the same members.
전술한 실시예와 상이한 점은 상기 제어부(200)가 상기 제 1팽창밸브(141)의 개방도가 목표 개방도에 도달할때까지 상기 제 1팽창밸브(141)의 개방도를 변화시키는 변화과정(S20)과 개방도를 유지시키는 유지과정(S21)을 포함한다. 즉, 목표 개방도와 현재 개방도의 차이에 따라 개도 변화량이 결정되면, 상기 개도 변화량만큼 개방도를 변화시킨다.(S20) 이후, 상기 제 1팽창밸브(141)의 제어를 중지하고, 소정의 시간동안 상기 제 1팽창밸브(141)의 개방도를 유지시킨다.(S21) 상기 개방도를 변화시킨 후 상기 개방도를 유지시키는 시간을 갖음으로써, 상기 제 1팽창밸브(141)의 제어시 사이클이 보다 안정화될 수 있다. The difference from the above embodiment is that the
상기 제 1팽창밸브(141)의 현재 개방도가 상기 목표 개방도에 도달할때까지 상기 변화과정과 유지과정은 복수회 실시될 수 있다. 일 예로서, 도 8을 참조하면, 상기 변화과정과 유지과정이 각 3회 실시된다. 복수회의 상기 변화과정에서의 개도변화량(C1,C2,C3)은 개도시간에 비례하도록 제어한다. 즉, 상기 제 1팽창밸브(141)의 개도량 제어 초기에는 상기 현재 개방도와 상기 목표 개방도의 차이가 크므로 개도 변화량을 크게 하여, 보다 신속하게 제어가 이루어지도록 한다. 이후, 개도시간이 증가하여 상기 제 1팽창밸브(141)의 개방도가 상기 목표 개방도에 도달할수록 개도 변화량을 작게 하여, 보다 정확하게 제어가 이루어질 수 있다. 또한, 복수회의 상기 유지과정에서의 개방도 유지시간(T1,T2,T3)도 개도시간에 비례하도록 제어한다. 즉, 상기 제 1팽창밸브(141)의 개도량 제어 초기에는 개방도 유지시간이 길도록 한다. 이후, 개도시간이 점차 증가할수록 개방도 유지시간(T1,T2,T3)이 작아지도록 한다. 또한, 상기 개방도 유지시간(T1,T2,T3)은 상기 변화과정에서의 개도 변화량(C1,C2,C3)에 비례하도록 설정될 수 있다. 따라서, 상기 제 1팽창밸브(141)의 개도 변화량(C1,C2,C3)이 클수록 개방도 유지시간(T1,T2,T3)을 길게 하여, 상기 제 1팽창밸브(141)의 제어시 사이클이 보다 안정화될 수 있다. The change process and the maintenance process may be performed a plurality of times until the current opening degree of the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성도이다.1 is a configuration diagram of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 공기조화기의 제어흐름을 보여주는 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram showing the control flow of the air conditioner shown in FIG. 1. FIG.
도 3은 도 1에 도시된 공기조화기의 난방 운전 시의 냉매의 흐름이 도시된 구성도이다.3 is a configuration diagram showing the flow of the refrigerant during the heating operation of the air conditioner shown in Fig.
도 4는 도 1에 도시된 공기조화기의 냉방 운전 시의 냉매의 흐름이 도시된 구성도이다.FIG. 4 is a configuration diagram showing the flow of the refrigerant during the cooling operation of the air conditioner shown in FIG.
도 5는 도 1에 도시된 공기조화기가 난방운전시, 제 1팽창밸브의 제어방법이 도시된 순서도이다. 5 is a flowchart showing a control method of the first expansion valve when the air conditioner shown in Fig. 1 performs heating operation.
도 6은 도 1에 도시된 공기조화기가 난방운전시, 제 1팽창밸브(141)의 개도시간에 따른 개도 변화량을 나타낸 그래프이다. 6 is a graph showing the amount of change in the opening degree of the
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기가 난방운전시, 제 1팽창밸브의 제어방법이 도시된 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a control method of the first expansion valve when the air conditioner according to another embodiment of the present invention is heated.
도 8은 도 7에 도시된 제어방법에서 개도시간에 따른 개도 변화량을 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing the amount of change in the opening degree according to the opening time in the control method shown in FIG.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 간단한 설명>BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig.
100: 공기조화기 110: 압축기100: air conditioner 110: compressor
120: 실내 열교환기 130: 실외 열교환기120: indoor heat exchanger 130: outdoor heat exchanger
141: 제 1팽창밸브 142: 제 2팽창밸브141: first expansion valve 142: second expansion valve
143: 인젝션 밸브 150: 상분리기143: Injection valve 150: Phase separator
160: 사방밸브 180: 인젝션 배관160: Four-way valve 180: Injection piping
200: 제어부 200:
Claims (9)
Priority Applications (5)
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