KR101973202B1

KR101973202B1 - Air conditioner

Info

Publication number: KR101973202B1
Application number: KR1020120075486A
Authority: KR
Inventors: 김병수; 김범찬; 고영환; 류병진
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2019-04-26
Also published as: KR20140008677A

Abstract

본 명세서는 공기 조화기에 관한 것이다. 일 측면에 따른 공기 조화기는, 냉매를 압축하기 위한 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키기 위한 응축기; 상기 응축기에서 토출된 냉매 중 적어도 일부의 냉매를 바이패스하여 상기 압축기로 인젝션하는 인젝션 유로; 상기 응축기에서 토출된 냉매 중 팽창장치에서 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기를 구비하는 냉매 사이클; 상기 인젝션 유로를 유동하는 인젝션 냉매의 유량을 조절하는 인젝션 유량 조절부; 및 상기 압축기의 토출 냉매 온도에 기초하여, 상기 인젝션 유량 조절부의 개도를 제어하는 제어부를 포함한다. The present specification relates to an air conditioner. An air conditioner according to one aspect includes: a compressor for compressing a refrigerant; A condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor; An injection flow path for bypassing at least a part of the refrigerant discharged from the condenser and injecting the refrigerant into the compressor; A refrigerant cycle including an evaporator for evaporating the refrigerant expanded in the expansion device among the refrigerants discharged from the condenser; An injection flow rate regulator for regulating a flow rate of the injection refrigerant flowing through the injection flow path; And a control unit for controlling an opening degree of the injection flow rate control unit based on the temperature of the refrigerant discharged from the compressor.

Description

Air conditioner

본 명세서는 공기 조화기에 관한 것이다. The present specification relates to an air conditioner.

공기 조화기는 실내의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 가전기기이다. 이를테면, 여름에는 실내를 시원한 냉방상태로, 겨울에는 실내를 따뜻한 난방상태로 조절하고, 또한 실내의 습도를 조절하며, 실내의 공기를 쾌적한 청정상태로 조절한다. The air conditioner is an appliance for keeping the indoor air in the most suitable condition according to the purpose and purpose. For example, in the summer, the room is controlled by a cool air condition, while in winter the room is controlled by a warm heating condition, by the humidity of the room, and by the clean air of the room.

상세히, 공기 조화기는 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉동 사이클을 포함하며, 이에 따라 실내공간의 냉방 또는 난방운전을 수행할 수 있다.Specifically, the air conditioner includes a refrigeration cycle for performing compression, condensation, expansion, and evaporation of the refrigerant, thereby performing cooling or heating operation of the indoor space.

이러한 공기 조화기는 실내기와 실외기의 분리 여부에 따라, 실내기와 실외기가 각각 분리된 분리형 공기조화기와, 실내기와 실외기를 하나의 장치로 결합된 일체형 공기조화기로 구분될 수 있다. Such an air conditioner can be divided into a separate type air conditioner in which the indoor unit and the outdoor unit are separated from each other and an integrated type air conditioner in which the indoor unit and the outdoor unit are combined into one unit according to whether or not the indoor unit and the outdoor unit are separated.

실외기는 외기와 열교환하는 실외 열교환기를 포함하며, 실내기는 실내 공기와 열교환하는 실내 열교환기를 포함한다. 공기 조화기는 냉방 모드 또는 난방 모드로 전환 가능하게 작동될 수 있다.The outdoor unit includes an outdoor heat exchanger that performs heat exchange with the outside air, and the indoor unit includes an indoor heat exchanger that performs heat exchange with indoor air. The air conditioner can be operated so as to be switchable to the cooling mode or the heating mode.

상기 공기 조화기가 냉방모드로 운전되는 경우, 상기 실외 열교환기는 응축기, 상기 실내 열교환기는 증발기로 기능한다. 반면에, 상기 공기 조화기가 난방모드로 운전되는 경우, 상기 실외 열교환기는 증발기, 상기 실내 열교환기는 응축기로서 기능한다. When the air conditioner is operated in the cooling mode, the outdoor heat exchanger functions as a condenser and the indoor heat exchanger functions as an evaporator. On the other hand, when the air conditioner operates in the heating mode, the outdoor heat exchanger functions as an evaporator and the indoor heat exchanger functions as a condenser.

도 4에는 종래의 냉매 사이클 P-H 선도가 도시된다. 도 4를 참조하면, 냉매는 상태 a에서 압축기로 흡입되며, 상기 압축기에서 압축된 후 b의 상태로 토출되어 응축기로 유입된다. b 상태의 냉매는 액상일 수 있다. 4 shows a conventional refrigerant cycle P-H diagram. Referring to FIG. 4, the refrigerant is sucked into the compressor in the state a, compressed in the compressor, and discharged into the condenser in the state b. The refrigerant in the state b may be in a liquid state.

그리고, 냉매는 상기 응축기에서 응축된 후 c의 상태로 토출되며, 팽창장치에서 팽창되어 d의 상태, 즉 2상 상태로 변화된다. 상기 팽창장치에서 팽창된 냉매는 증발기로 유입되며, 상기 증발기에서 열교환되어 a의 상태로 변화된다. a 상태의 냉매는 기상이며, 이 상태에서 상기 압축기로 유입된다. 이러한 냉매의 사이클이 반복된다. Then, the refrigerant is condensed in the condenser and then discharged in the state of c, expanded in the expansion device, and changed into a state of d, that is, a two-phase state. The refrigerant expanded in the expansion device flows into the evaporator, and is heat-exchanged in the evaporator and is changed to a state. The refrigerant in a state is vapor phase, and flows into the compressor in this state. This cycle of the refrigerant is repeated.

이러한 종래기술에 의하면, 냉방 또는 난방 성능이 제한될 수 있다. According to this conventional technology, cooling or heating performance may be limited.

상세히, 외기 조건이 좋지 않을 경우, 즉 공기 조화기가 설치된 지역의 외기온도가 매우 높거나 매우 낮은 경우, 원하는 냉난방 성능을 얻기 위하여 충분한 냉매 순환량이 확보되어야 한다. In detail, when the outside air condition is poor, that is, when the outside air temperature of the area in which the air conditioner is installed is very high or very low, sufficient refrigerant circulation amount should be secured to obtain desired cooling and heating performance.

이를 위하여, 압축기의 능력을 증대하기 위하여 용량이 큰 압축기를 구비하여야만 하는데, 이 경우 공기 조화기의 제조 또는 설치비용이 증가되는 문제점이 있었다. In order to increase the capacity of the compressor, it is necessary to provide a compressor having a large capacity. In this case, the manufacturing or installation cost of the air conditioner is increased.

그리고, 응축기에서 토출되는 냉매의 상태가 과냉 상태일 경우, 즉 냉매의 과냉도가 확보되면 증발기의 증발능력, 즉 d-a를 연결하는 라인의 하부 면적이 증가될 수 있음에도, 도 4와 같은 시스템에서는 냉매의 과냉도를 확보할 수 없으므로 이러한 성능의 향상을 기대할 수 없다는 문제점이 있다. If the state of the refrigerant discharged from the condenser is in the subcooled state, that is, if the supercooling degree of the refrigerant is secured, the evaporation capacity of the evaporator, that is, the area under the line connecting da can be increased. The degree of supercooling can not be ensured. Thus, there is a problem that such improvement of performance can not be expected.

본 발명의 목적은, 압축기에서 냉매를 압축하는데 소요되는 동력이 감소되고, 냉난방 효율이 증가될 수 있는 공기 조화기를 제공하는 것에 있다. It is an object of the present invention to provide an air conditioner in which power for compressing a refrigerant in a compressor is reduced and cooling and heating efficiency can be increased.

일 측면에 따른 공기 조화기는, 냉매를 압축하기 위한 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키기 위한 응축기; 상기 응축기에서 토출된 냉매 중 적어도 일부의 냉매를 바이패스하여 상기 압축기로 인젝션하는 인젝션 유로; 상기 응축기에서 토출된 냉매 중 팽창장치에서 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기를 구비하는 냉매 사이클; 상기 인젝션 유로를 유동하는 인젝션 냉매의 유량을 조절하는 인젝션 유량 조절부; 및 상기 압축기의 토출 냉매 온도에 기초하여, 상기 인젝션 유량 조절부의 개도를 제어하는 제어부를 포함한다. An air conditioner according to one aspect includes: a compressor for compressing a refrigerant; A condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor; An injection flow path for bypassing at least a part of the refrigerant discharged from the condenser and injecting the refrigerant into the compressor; A refrigerant cycle including an evaporator for evaporating the refrigerant expanded in the expansion device among the refrigerants discharged from the condenser; An injection flow rate regulator for regulating a flow rate of the injection refrigerant flowing through the injection flow path; And a control unit for controlling an opening degree of the injection flow rate control unit based on the temperature of the refrigerant discharged from the compressor.

제안되는 발명에 의하면, 압축기로 중간압의 냉매가 인젝션 되도록 함으로써 시스템의 냉매 순환량을 증가시킬 수 있고, 이에 따라 냉난방 성능이 향상될 수 있다는 효과가 있다. According to the proposed invention, the intermediate pressure refrigerant is injected into the compressor, thereby increasing the circulation amount of the refrigerant in the system, thereby improving the cooling and heating performance.

또한, 증발압보다 높은 압력의 냉매를 인젝션하여 압축하므로, 동일 냉매량을 압축하는데 소요되는 압축기 동력이 감소되어 압축 효율이 향상되는 장점이 있다. Further, since the refrigerant having a pressure higher than the evaporation pressure is injected and compressed, the compressor power required to compress the same amount of refrigerant is reduced, thereby improving the compression efficiency.

또한, 냉방 과부하 조건 등에서 압축기의 토출 냉매 온도가 높은 경우, 토출 압력이 높지 않음에도 압축기의 주파수를 상승시키기 못하여, 냉방 능력을 확보하지 못하는 경우가 있으나, 본 발명에 의하면, 압축기의 토출 냉매 온도가 증가하는 경우, 인젝션 유량을 증가시킴으로써, 압축기의 토출 냉매 온도가 낮아질 수 있게 되어, 이 경우 압축기의 주파수를 증가시킬 수 있으므로, 냉방 능력이 향상되는 장점이 있다. Further, when the discharge refrigerant temperature of the compressor is high in a cooling overload condition or the like, the frequency of the compressor can not be raised even though the discharge pressure is not high, so that the cooling capacity can not be ensured. According to the present invention, The injection refrigerant temperature of the compressor can be lowered by increasing the injection flow rate. In this case, the frequency of the compressor can be increased, so that the cooling capability is improved.

또한, 압축기로의 냉매 인젝션에 의해서 증발기로 유입되는 냉매의 상태가 변경되므로, 증발능력이 향상되고, 응축기의 유량이 증가되어 응축 능력이 향상될 수 있다. Further, since the state of the refrigerant flowing into the evaporator by the injection of the refrigerant into the compressor is changed, the evaporating ability is improved and the condensing capacity can be improved by increasing the flow rate of the condenser.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 시스템도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기의 운전에 따른 냉매 시스템을 보여주는 P-H 선도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 설명하는 흐름도.
도 4에는 종래의 냉매 사이클 P-H 선도. 1 is a system diagram showing the configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
2 is a PH diagram showing a refrigerant system according to an operation of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a control method of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
4 shows a conventional refrigerant cycle PH diagram.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It is to be understood, however, that the spirit of the invention is not limited to the embodiments shown and that those skilled in the art, upon reading and understanding the spirit of the invention, may easily suggest other embodiments within the scope of the same concept.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 시스템도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기의 운전에 따른 냉매 시스템을 보여주는 P-H 선도이다. FIG. 1 is a system diagram showing the configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a P-H diagram showing a refrigerant system according to an operation of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기(1)는 냉매가 순환하는 냉동 사이클을 포함한다. 상기 공기 조화기(1)는 냉매의 순환 방향에 따라 냉방 또는 난방운전이 수행될 수 있다. 1 and 2, an air conditioner 1 according to an embodiment of the present invention includes a refrigeration cycle in which refrigerant circulates. In the air conditioner (1), cooling or heating operation may be performed according to the circulation direction of the refrigerant.

상기 공기 조화기(1)는, 냉매를 압축하기 위한 압축기(10)와, 상기 압축기(10)에서 압축된 냉매가 응축되도록 하는 응축기(20)와, 상기 응축기(20)에서 응축된 냉매를 팽창시키기 위한 제 1 팽창장치(30) 및 제 2 팽창장치(60)와, 상기 제 1 및 제 2 팽창장치(30, 60)를 거친 냉매가 증발되도록 하는 증발기(70)를 포함할 수 있다. The air conditioner (1) comprises a compressor (10) for compressing a refrigerant, a condenser (20) for condensing the refrigerant compressed in the compressor (10) And an evaporator 70 for evaporating the refrigerant through the first expansion device 30 and the second expansion device 60. The first expansion device 30 and the second expansion device 60 may be the same or different.

상기 압축기(10)는 냉매를 다단 압축할 수 있다. 즉, 상기 압축기(10)는 다수의 압축실을 포함하고, 1차 압축실에서 압축된 냉매가 2차 압축실에서 재차 압축될 수 있다. 상기 압축기(10)의 출구 측 배관에는 상기 압축기(10)의 토출 냉매 온도를 감지하기 위한 온도센서(11)가 구비될 수 있다. The compressor (10) is capable of multi-stage compression of the refrigerant. That is, the compressor 10 includes a plurality of compression chambers, and the refrigerant compressed in the primary compression chamber can be compressed again in the secondary compression chamber. A temperature sensor 11 for detecting the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 10 may be provided on the outlet pipe of the compressor 10.

상기 응축기(20)의 출구 측 배관에는 응축기(20) 출구에서의 냉매 온도를 감지하기 위한 온도센서(22)가 구비된다. A temperature sensor (22) for detecting the temperature of the refrigerant at the outlet of the condenser (20) is provided in the outlet pipe of the condenser (20).

상기 공기 조화기(1)는, 상기 응축기(20)를 통과한 냉매가 과냉각 되도록 하는 과냉각 장치(40)를 더 포함할 수 있다. 상기 응축기(20)에서 토출된 냉매는 상기 제 1 팽창장치(30)를 거치면서 팽창되지 않을 수 있다. 즉, 상기 제 1 팽창장치(30)가 풀 오픈(Full-open)되는 경우 냉매는 상기 제 1 팽창장치(30)를 통과하는 과정에서 미팽창될 수 있다. The air conditioner (1) may further include a supercooling device (40) for supercooling the refrigerant passing through the condenser (20). The refrigerant discharged from the condenser 20 may not expand as it passes through the first expansion device 30. That is, when the first expansion device 30 is fully open, the refrigerant may expand unexpectedly in the course of passing through the first expansion device 30.

상기 공기 조화기(1)는, 상기 제 1 팽창장치(30)를 통과한 냉매 중 적어도 일부의 냉매가 바이패스 되도록 하는 인젝션 유로(80) 및 상기 인젝션 유로(80)에 구비되며 바이패스 되는 냉매의 양을 조절하는 인젝션 팽창부(85: 인젝션 유량 조절부라고도 할 수 있음)를 포함할 수 있다. 냉매는 상기 인젝션 팽창부(85)를 통과하는 과정에서 팽창될 수 있다. 상기 인젝션 팽창부(85)는 개도 조절이 가능하다. 상기 인젝션 팽창부(85)의 개도 조절에 의해서 상기 인젝션 유로(80)를 유동하는 냉매의 유량이 조절될 수 있다. The air conditioner (1) includes an injection path (80) for bypassing at least a part of the refrigerant in the refrigerant passing through the first expansion device (30) And an injection expansion unit 85 (which may be referred to as an injection flow rate control unit) for controlling the amount of the injection. The refrigerant can expand in the course of passing through the injection expansion part (85). The injection expansion part (85) can adjust the opening degree. The flow rate of the refrigerant flowing through the injection flow path 80 can be adjusted by adjusting the opening of the injection expansion part 85.

상기 제 1 팽창장치(30)를 통과한 냉매 중 바이패스 된 냉매를 "분지 냉매"라 하고, 분지 냉매를 제외한 나머지 냉매를 "메인 냉매"라 이름한다. 상기 과냉각장치(40)에서는, 상기 메인 냉매와 분지 냉매 간에 열교환이 이루어진다. Among the refrigerants that have passed through the first expansion device 30, the bypassed refrigerant is referred to as "branch refrigerant", and the remaining refrigerant excluding the branch refrigerant is referred to as "main refrigerant". In the subcooling device (40), heat exchange is performed between the main refrigerant and the branch refrigerant.

상기 분지 냉매는 상기 인젝션 팽창부(85)를 통과하면서 저온 저압으로 변하므로 상기 메인 냉매와 열교환되는 과정에서 흡열하게 되며, 상기 메인 냉매는 상기 분지 냉매로 방열하게 된다. 따라서, 상기 메인 냉매는 과냉각 될 수 있다. 그리고, 상기 과냉각장치(40)를 통과한 분지 냉매는 상기 인젝션 유로(80)를 통하여 상기 압축기(10)로 유입(인젝션)될 수 있다. Since the branched refrigerant passes through the injection expansion part 85 and changes to a low temperature and a low pressure, it absorbs heat in the process of heat exchange with the main refrigerant, and the main refrigerant is radiated to the branched refrigerant. Therefore, the main refrigerant can be supercooled. The branched refrigerant that has passed through the supercooling device 40 may be introduced (injected) into the compressor 10 through the injection flow path 80.

상기 인젝션 유로(80)는, 상기 압축기(10)로 냉매를 인젝션하는 인젝션 유입관(81)과, 인젝션 유로(80) 상의 냉매 온도를 감지하기 위한 온도센서(82)를 포함한다. 상기 인젝션 유입관(81)의 분지 냉매는 다수의 압축실 사이로 유입될 수 있다. 예를 들어, 상기 압축기(10)가 1차 압축실과 2차 압축실을 포함하는 경우 상기 분지 냉매는 1차 압축실과 2차 압축실 사이로 유입된다. 즉, 상기 분지 냉매는 1차 압축실에서 압축된 냉매와 혼합된 상태에서 2차 압축실로 유입된다. The injection flow path 80 includes an injection inlet pipe 81 for injecting a refrigerant into the compressor 10 and a temperature sensor 82 for sensing the temperature of the refrigerant on the injection flow path 80. The branched refrigerant of the injection inlet pipe (81) can be introduced into a plurality of compression chambers. For example, when the compressor 10 includes a primary compression chamber and a secondary compression chamber, the branched refrigerant is introduced between the primary compression chamber and the secondary compression chamber. That is, the branched refrigerant is introduced into the secondary compression chamber in a state mixed with the refrigerant compressed in the primary compression chamber.

상기 과냉각장치(40)를 통과한 냉매는 상기 제 2 팽창장치(60)를 통과하면서 팽창된 후, 상기 증발기(70)로 유입된다. The refrigerant passing through the supercooling device 40 is expanded while passing through the second expansion device 60, and then flows into the evaporator 70.

상기 증발기(70)의 출구 측 배관에는 증발압을 감지하기 위한 압력센서(72)가 구비될 수 있다. The outlet pipe of the evaporator 70 may be provided with a pressure sensor 72 for detecting evaporation pressure.

도 2를 참조하여, 공기 조화기를 순환하는 냉매 시스템의 P-H(압력-엔탈피) 선도를 설명한다. 다만, 도 2에는 예시적으로 기상 상태의 냉매가 인젝될 때를 보여준다. Referring to Fig. 2, the P-H (pressure-enthalpy) diagram of the refrigerant system circulating through the air conditioner will be described. However, FIG. 2 shows an example when the refrigerant in the vapor state is injected.

상기 압축기(10)에 흡입되는 냉매(A 상태)는 1차적으로 압축된 후에 인젝션 유로(80)를 통하여 상기 압축기(10)로 인젝션 된 냉매와 혼합된다. 혼합된 냉매는 B의 상태를 나타낸다. 냉매가 A 상태로부터 B 상태에 이르기까지 압축되는 과정을 "1단 압축"이라 칭한다. The refrigerant (state A) sucked into the compressor 10 is primarily compressed and then mixed with the refrigerant injected into the compressor 10 through the injection flow path 80. The mixed refrigerant represents the state of B. The process in which the refrigerant is compressed from the state A to the state B is called " one-stage compression ".

냉매(B 상태)는 다시 2차적으로 압축되어 C 상태가 된다. 냉매가 B 상태로부터 C 상태에 이르기까지 압축되는 과정을 "2단 압축"이라 칭한다.The refrigerant (state B) is again compressed to C state. The process in which the refrigerant is compressed from the state B to the state C is referred to as " two-stage compression ".

상기 압축기에서 토출된 냉매(C 상태)는 상기 응축기(20)로 유입되며, 상기 응축기(20)에서 토출되면 D의 상태를 나타낸다. The refrigerant (C state) discharged from the compressor flows into the condenser (20), and when the refrigerant is discharged from the condenser (20), the state of D is indicated.

상기 응축기(20)를 통과한 냉매 중 바이패스되어 상기 인젝션 팽창부(85)를 거친 냉매(분지 냉매)는 팽창(G 상태)되며, D 상태의 메인 냉매와 열교환 된다. 이 과정에서 D 상태의 메인 냉매는 E 상태로 과냉각 되며, G 상태의 분지 냉매는 상기 압축기(10)로 인젝션 된 후 상기 압축기(10) 내의 냉매와 혼합되어 B 상태를 나타낸다. (Branching refrigerant) bypassed in the refrigerant passing through the condenser 20 and passing through the injection expansion part 85 is expanded (G state), and is heat-exchanged with the main refrigerant in the D state. In this process, the main refrigerant in the D state is supercooled to the E state, and the branched refrigerant in the G state is injected into the compressor 10 and then mixed with the refrigerant in the compressor 10 to exhibit the B state.

E 상태로 과냉각된 메인 냉매는 상기 제 2 팽창장치(60)에서 팽창된 후 상기 증발기(70)로 유입되며, 상기 증발기(70)에서 열교환 되어 상기 압축기(10)로 유입된다. The main refrigerant supercooled in the E state is expanded in the second expansion device 60 and then flows into the evaporator 70. The refrigerant is heat-exchanged in the evaporator 70 and flows into the compressor 10.

한편, 본 명세서에서 C-E를 연결하는 선도의 압력을 "고압", B-G를 연결하는 선도의 압력, 즉 인젝션 유로(80)에서의 압력을 "중간압", A-F를 연결하는 선도의 압력, "저압"이라 이름할 수 있다. In the present specification, the line pressure connecting the CE is referred to as "high pressure", the line pressure connecting the BG, that is, the pressure in the injection passage 80 is referred to as "intermediate pressure" "Can be called.

이 때, 상기 인젝션 유로(80)를 통하여 상기 압축기(10)로 인젝션 되는 유량(Q1)은 상기 고압과 중간압의 차이 압력에 비례할 수 있다. At this time, the flow rate Q1 injected into the compressor 10 through the injection flow path 80 may be proportional to the differential pressure between the high pressure and the intermediate pressure.

따라서, 상기 중간압을 저압 측에 가깝게 형성시킬수록 상기 압축기(10)로 인젝션 되는 유량은 많아질 수 있다. Therefore, as the intermediate pressure is formed closer to the low-pressure side, the flow rate injected into the compressor 10 can be increased.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 설명하는 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a control method of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명은 인젝션 유로에서의 압력(중간압)을 고가의 압력센서를 사용하지 않고, 공기 조화기의 냉매 상태를 이용하여 추정함으로써, 냉매의 인젝션 개시 여부 및 인젝션될 때의 냉매의 유량을 제어할 수 있다. 1 to 3, the present invention estimates the pressure (intermediate pressure) in the injection flow path by using the refrigerant state of the air conditioner, without using an expensive pressure sensor, The flow rate of the refrigerant can be controlled.

먼저, 공기 조화기(1)가 온되면, 냉매 사이클이 작동한다(S1). 따라서, 냉매가 압축, 응축, 팽창 및 증발되는 과정을 반복하게 된다. First, when the air conditioner 1 is turned on, the refrigerant cycle is operated (S1). Therefore, the process of compressing, condensing, expanding, and evaporating the refrigerant is repeated.

상기 공기 조화기(1)가 작동하는 과정에서, 도시되지 않은 제어부에서는 인젝션 유로(80)에서의 냉매 압력(이하 "중간압"이라고 함)이 추정된다(S2)(중간압 추정). During the operation of the air conditioner 1, a refrigerant pressure (hereinafter referred to as " intermediate pressure ") in the injection flow path 80 is estimated (S2) (intermediate pressure estimation).

상세히, 상기 중간압은 현재 냉매 사이클이 작동되는 과정에서, 냉매가 인젝션되는 것을 가정할 때의 중간압으로서, 본 실시 예에서, 중간압은, 적어도 증발압과 응축기의 출구 온도에 기초하여 추정될 수 있다. 즉, 냉매 사이클 중 적어도 두 개의 지점에서의 냉매 상태를 기초하여 추정될 수 있다. Specifically, the intermediate pressure is an intermediate pressure assuming that the refrigerant is injected in the course of operation of the present refrigerant cycle. In this embodiment, the intermediate pressure is estimated based on at least the evaporation pressure and the outlet temperature of the condenser . That is, it can be estimated based on the refrigerant state at at least two of the refrigerant cycles.

본 실시 예에서, 중간압 추정을 위한 메인 인자는 증발압과 응축기의 출구 온도로서, 추가적인 보조 인자로서 압축기 흡입 온도, 응축 압력, 압축기 흡입 체적, 압축기 회전수 등이 해당될 수 있다. 다만, 본 실시 예에서는 보조 인자 보다 메인 인자가 중간압 추정에 많은 영향을 미치므로, 최소한의 인자로서 메인 인자를 사용하는 것을 설명하는 것이다. In this embodiment, the main factors for the intermediate pressure estimation are the evaporation pressure and the outlet temperature of the condenser, and additional supplementary factors may include the compressor suction temperature, the condensation pressure, the compressor suction volume, the compressor rotation speed, and the like. However, in this embodiment, since the main factor has a greater influence on the intermediate-pressure estimation than the co-factor, it is explained that the main factor is used as the minimum factor.

또한, 상기 중간압을 추정하기 위한 계산식은 도시되지 않은 메모리에 저장될 수 있다. 이 때, 상기 계산식은 중간압 추정을 위한 인자에 따라 달라질 수 있으며, 이는 제품의 제작 시에 결정되어 상기 메모리에 저장된다. 그리고, 공기 조화기의 작동 시, 적어도 증발압과 응축기의 출구 온도가 감지되면, 상기 계산식을 이용하여 추정 중간압을 계산한다. Further, a calculation formula for estimating the intermediate pressure may be stored in a memory (not shown). At this time, the calculation formula may be changed according to the factor for the intermediate pressure estimation, which is determined at the time of manufacturing the product and stored in the memory. When at least the evaporation pressure and the outlet temperature of the condenser are sensed during the operation of the air conditioner, the estimated intermediate pressure is calculated using the above formula.

이 때, 상기 증발압은 상기 증발기(70)의 출구 측 배관에 구비되는 압력센서(72)에서 감지될 수 있고, 응축기의 출구 온도는 상기 응축기(20)의 출구 측 배관에 구비되는 온도센서(22)에 의해서 감지될 수 있다. 이 때, 상기 압력센서(72) 및 상기 온도센서(22)를 냉매 상태 감지부라 통칭할 수 있다. At this time, the evaporation pressure can be sensed by the pressure sensor 72 provided at the outlet pipe of the evaporator 70, and the outlet temperature of the condenser can be detected by a temperature sensor (not shown) provided at the outlet pipe of the condenser 20 22). &Lt; / RTI > At this time, the pressure sensor 72 and the temperature sensor 22 may be collectively referred to as a refrigerant state sensing unit.

그 다음, 상기 제어부는 추정된 중간압과 기준압력을 비교하여 인젝션 개시 조건을 만족하는지 여부를 판단하게 된다(S3). 이 때, 인젝션 개시 조건을 만족하는 경우는 추정된 중간압이 기준압력 보다 낮은 경우이다. Next, the controller compares the estimated intermediate pressure with the reference pressure to determine whether the injection start condition is satisfied (S3). At this time, when the injection start condition is satisfied, the estimated intermediate pressure is lower than the reference pressure.

위에서 설명한 바와 같이 추정된 중간압과 고압의 차압이 인젝션 유량과 관련성이 있으므로, 추정된 중간압이 기준압력 보다 높은 경우에는 인젝션 유량이 확보되지 않게 되므로, 인젝션 효과가 떨어지게 된다. Since the estimated differential pressure between the intermediate pressure and the high pressure is related to the injection flow rate as described above, if the estimated intermediate pressure is higher than the reference pressure, the injection flow rate can not be ensured and the injection effect is reduced.

따라서, 본 실시 예에는 추정된 중간압이 기준 압력보다 낮은 경우에 인젝션이 개시되도록 한다(S4). 즉, 상기 제어부는 인젝션 팽창부(85)를 냉매가 통과하도록 상기 인젝션 팽창부(85)를 온시킨다. 본 실시 예에서, 상기 인젝션 팽창부(85)가 온될 때의 개도를 기준 개도라 할 수 있다. Therefore, in this embodiment, the injection is started when the estimated intermediate pressure is lower than the reference pressure (S4). That is, the control unit turns on the injection expansion unit 85 so that the refrigerant passes through the injection expansion unit 85. In the present embodiment, the opening degree when the injection expanding section 85 is turned on can be referred to as a reference opening degree.

그러면, 중간압의 분지 냉매가 상기 인젝션 유로(80)를 따라 유동한 후에 상기 압축기(10)로 인젝션된다. 그리고, 상기 압축기의 토출 냉매 온도는 상기 온돈센서(11)에 의해서 주기적으로 감지될 수 있다(S5). Then, the intermediate pressure branched refrigerant flows along the injection flow path 80, and then is injected into the compressor 10. The temperature of the refrigerant discharged from the compressor can be sensed periodically by the warming sensor 11 (S5).

그 다음, 상기 제어부는 상기 온도센서(11)에서 감지된 상기 압축기(10)의 토출 냉매 온도에 기초하여 상기 인젝션되는 냉매의 유량을 조절하기 위하여 상기 인젝션 팽창부(85)의 개도를 제어한다. Then, the control unit controls the opening of the injection expansion unit 85 to adjust the flow rate of the injected refrigerant based on the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 10 sensed by the temperature sensor 11.

본 발명의 제어방법을 설명하기에 앞서, 인젝션 유량과 인젝션 과열도의 상관 관계 및 인젝션 유량과 압축기의 토출 냉매 온도의 상관 관계에 대해서 설명하기로 한다. Before describing the control method of the present invention, the correlation between the injection flow rate and the injection superheating degree and the correlation between the injection flow rate and the discharge refrigerant temperature of the compressor will be described.

먼저, 상기 인젝션 유로를 유동하는 냉매의 상태를 살펴보면, 상기 인젝션 유로를 유동하는 인젝션 과열도에 따라서 상기 인젝션 유로의 냉매 상태가 다를 수 있다. First, the state of the refrigerant flowing through the injection channel may be different from that of the injection channel according to the injection superheating degree flowing through the injection channel.

상기 인젝션 과열도는 추정된 중간압에 해당하는 포화온도와 상기 인젝션 유로(80)의 냉매 온도의 차를 의미하며, 냉매의 압력에 대응하는 포화온도는 상기 메모리에 저장된다. 일반적으로, 상기 인젝션 유로(80)의 유량이 증가되면, 과열도가 작아지고, 상기 인젝션 유로(80)의 냉매 유량이 감소되면, 과열도가 커진다. The injection superheat degree means a difference between the saturation temperature corresponding to the estimated intermediate pressure and the refrigerant temperature of the injection path 80, and the saturation temperature corresponding to the pressure of the refrigerant is stored in the memory. Generally, when the flow rate of the injection flow path 80 is increased, the degree of superheat becomes small, and when the flow rate of the refrigerant in the injection flow path 80 is reduced, the degree of superheat becomes large.

상기 인젝션 유로(80)에서의 냉매의 유량이 제1유량(F1) 미만일 경우, 인젝션 과열도는 제1과열 기준 온도(예를 들어 3도) 이상일 수 있다. 냉매의 유량이 제1유량 미만일 경우에는 상기 인젝션 유로(80)의 냉매는 기상 상태일 수 있다. 본 명세서에서 상기 인젝션 유로(80)의 냉매가 기상 상태일 때의 제1유량(F1)은 다수의 실험에 의해서 도출될 수 있으며, 상기 메모리에 저장될 수 있다. When the flow rate of the refrigerant in the injection flow path 80 is less than the first flow rate F1, the injection superheat degree may be equal to or higher than the first superheat reference temperature (for example, 3 degrees). When the flow rate of the refrigerant is less than the first flow rate, the refrigerant in the injection flow path 80 may be in a vapor state. In this specification, the first flow rate F1 when the refrigerant in the injection path 80 is in a gaseous state can be derived by a number of experiments and can be stored in the memory.

그리고, 상기 냉매의 유량이 제1유량(F1) 보다 큰 제2유량(F2)을 초과하는 경우, 인젝션 과열도는 제1과열 기준 온도 보다 낮아지고(추정된 중간압에 해당하는 포화온도와 인젝션 유로의 냉매의 온도의 차가 줄어듬), 상기 인젝션 유로(80)의 냉매는 액상과 기상의 이상 상태(Two-phase) 상태가 된다. If the flow rate of the refrigerant exceeds the second flow rate F2 which is larger than the first flow rate F1, the injection superheat degree becomes lower than the first superheat reference temperature (the saturation temperature corresponding to the estimated intermediate pressure and the injection temperature The difference in the temperature of the refrigerant in the flow path is reduced), and the refrigerant in the injection path 80 is in a liquid-phase and gas-phase two-phase state.

또한, 인젝션되는 냉매의 유량과 압축기의 토출 냉매 온도의 상관 관계를 살펴보면, 일반적으로 인젝션되는 냉매의 유량이 증가되면, 상기 압축기(10)의 토출 냉매 온도는 낮아진다. The relationship between the flow rate of the injected refrigerant and the discharged refrigerant temperature of the compressor is as follows. Generally, when the flow rate of the injected refrigerant is increased, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 10 is lowered.

이 때, 기상 상태의 냉매가 인젝션될 때의 압축기의 토출 냉매 온도 감소율보다 이상 상태의 냉매가 인젝션될 때의 압축기의 토출 냉매 온도 감소율이 크다. At this time, the discharge refrigerant temperature reduction rate of the compressor when the refrigerant in abnormal state is injected is greater than the discharge refrigerant temperature reduction rate of the compressor when the refrigerant in the gaseous state is injected.

상기 제어부는, 인젝션이 개시된 후에, 감지된 상기 압축기(10)의 토출 온도 냉매 온도가 제1온도 범위 내에 속하는지 여부를 판단한다(S6). 본 실시 예에서 상기 제1온도 범위는 제1기준 온도(최저 온도)와 제2기준 온도(최고 온도) 사이 범위일 수 있으며, 상기 제1기준 온도는 예시적으로 80도이고, 제2기준 온도는 90도일 수 있다. 다만, 본 실시 예에서 상기 제1기준 온도 및 제2기준 온도는, 설명의 편의를 위하여 가정한 것으로서, 가변될 수 있음은 물론이다. After the injection is initiated, the controller determines whether the detected discharge temperature refrigerant temperature of the compressor (10) falls within the first temperature range (S6). In the present embodiment, the first temperature range may range between a first reference temperature (lowest temperature) and a second reference temperature (highest temperature), the first reference temperature is illustratively 80 degrees, the second reference temperature May be 90 degrees. However, in the present embodiment, the first reference temperature and the second reference temperature are assumed for the sake of convenience of explanation, and may be variable.

단계 S6에서 판단 결과, 감지된 압축기의 토출 냉매 온도가 제1온도 범위 내에 속하는 경우, 상기 제어부는, 상기 인젝션 팽창부(85)의 개도가 제1개도가 되도록 하여, 해당 개도에 따른 인젝션 유량이 유지되도록 할 수 있다. 본 실시 예에서 상기 인젝션 팽창부(85)의 개도가 제1개도일 때의 유량은 제1유량(F1)과 동일하거나 작을 수 있다. As a result of the determination in step S6, if the detected refrigerant temperature of the compressor falls within the first temperature range, the control unit causes the opening degree of the injection expansion unit 85 to be the first opening degree, . In this embodiment, the flow rate when the opening degree of the injection expansion part 85 is the first opening degree may be equal to or smaller than the first flow rate F1.

즉, 본 실시 예에서, 감지된 압축기의 토출 냉매 온도가 제1온도 범위 내에 속하는 경우, 기상의 냉매가 상기 압축기(10)로 인젝션되도록 한다. That is, in this embodiment, when the discharge refrigerant temperature of the sensed compressor falls within the first temperature range, the gaseous refrigerant is injected into the compressor 10.

상기 제1개도는 인젝션 팽창부가 온될 때의 기준 개도 보다 클 수 있다. 따라서, 상기 인젝션 개시의 상기 인젝션 팽창부의 기준 개도 보다 감지된 압축기의 토출 냉매 온도가 제1온도 범위 내일 때의 제1개도가 크므로, 상기 인젝션 유로의 냉매 유량이 증가되고, 이에 따라, 상기 압축기(10)의 토출 냉매 온도가 낮아지게 된다. The first opening degree may be larger than the reference opening degree when the injection expansion portion is turned on. Therefore, since the first opening degree when the discharge refrigerant temperature of the compressor sensed is larger than the reference opening degree of the injection expansion portion at the start of the injection is large, the flow rate of the refrigerant in the injection flow passage is increased, The discharge refrigerant temperature of the evaporator 10 is lowered.

단계 S6에서 판단 결과, 감지된 압축기의 토출 냉매 온도가 제1온도 범위 내에 속하지 않는 것으로 판단되면, 상기 제어부는, 감지된 온도가 제1기준 온도 보다 낮은지 여부를 판단한다(S8). 만약, 감지된 온도가 제1기준 온도 보다 낮은 경우에는, 상기 제어부는, 상기 인젝션 팽창부(85)의 개도가 제1개도 보다 작은 제2개도가 되도록 한다(S9). 상기 감지된 온도가 제1기준 온도 보다 낮은 경우에는 상기 압축기의 토출 냉매 온도가 낮은 경우이다. 따라서, 본 실시 예는 토출 온도를 상승시키기 위하여, 인젝션 유량이 감소되도록 한다. 본 실시 예에서 상기 인젝션 팽창부(85)의 개도가 제2개도일 때의 상기 인젝션 유량은 제1유량(F1) 보다 작다. If it is determined in step S6 that the detected refrigerant temperature of the compressor does not fall within the first temperature range, the controller determines whether the sensed temperature is lower than a first reference temperature (S8). If the sensed temperature is lower than the first reference temperature, the control unit causes the opening degree of the injection expansion unit 85 to become the second degree of opening which is smaller than the first degree of opening (S9). When the sensed temperature is lower than the first reference temperature, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor is low. Therefore, in this embodiment, in order to raise the discharge temperature, the injection flow rate is reduced. In the present embodiment, the injection flow rate when the opening degree of the injection expansion part 85 is the second opening degree is smaller than the first flow rate F1.

단계 S8에서 판단 결과, 감지된 온도가 제1기준 온도 보다 낮지 않은 경우는, 감지된 온도가 상기 제2기준 온도 보다 높은 경우이다. 이 경우에는, 상기 제어부는, 상기 인젝션 팽창부(85)의 개도가 제1개도 보다 큰 제3개도가 되도록 한다(S10). 즉, 인젝션되는 유량이 증가되도록 한다. 그리고, 본 실시 예에서 인젝션 팽창부의 개도가 제3개도일 때의 인젝션 유량은 상술한 제2유량(F2)과 동일하거나 크다. If it is determined in step S8 that the sensed temperature is not lower than the first reference temperature, the sensed temperature is higher than the second reference temperature. In this case, the control unit makes the opening degree of the injection expanding unit 85 be the third degree of opening larger than the first degree of opening (S10). That is, the injected flow rate is increased. In this embodiment, the injection flow rate when the opening degree of the injection expansion portion is the third degree is equal to or larger than the second flow rate F2.

즉, 본 실시 예에 의하면, 감지된 압축기의 토출 냉매 온도가 제2기준 온도 보다 높은 경우에는, 이상 상태의 냉매가 상기 압축기(10)로 인젝되도록 함으로써, 압축기의 토출 냉매 온도가 신속하게 낮아지도록 한다. That is, according to the present embodiment, when the discharge refrigerant temperature of the sensed compressor is higher than the second reference temperature, the abnormal refrigerant is injected into the compressor 10, so that the discharge refrigerant temperature of the compressor is quickly lowered do.

본 실시 예에서 상기 제1개도, 제2개도, 제3개도는 특정값인 것으로 설명하였다. 이 경우, 상기 압축기의 토출 냉매 온도에 따라 상기 인젝션 팽창부의 개도는 단계적으로 증가되거나 감소될 것이다. In the present embodiment, the first opening degree, the second opening degree, and the third opening degree are specified values. In this case, the opening degree of the injection expansion part will be gradually increased or decreased in accordance with the discharge refrigerant temperature of the compressor.

그러나, 위의 설명에 제한되지 않고 상기 인젝션 팽창부의 개도는 압축기의 토출 냉매 온도에 따라 가변될 수도 있다.
However, the present invention is not limited to the above description, and the opening degree of the injection expansion portion may be varied according to the discharge refrigerant temperature of the compressor.

10: 압축기 20: 응축기
40: 과냉각장치 80: 인젝션 유로
85: 인젝션 팽창부 10: compressor 20: condenser
40: supercooling device 80:
85: Injection expansion part

Claims

A compressor for compressing the refrigerant;
A condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor;
An expansion device for expanding the refrigerant discharged from the condenser;
An evaporator for evaporating the refrigerant expanded in the expansion device;
An injection flow path for bypassing at least a part of the refrigerant discharged from the condenser and injecting the refrigerant into the compressor;
An injection flow rate regulator for regulating a flow rate of the injection refrigerant flowing through the injection flow path; And
And a control unit for controlling an opening degree of the injection flow rate control unit based on a temperature of refrigerant discharged from the compressor,
Wherein the control unit estimates the pressure of the injection flow channel when the injection flow rate adjusting unit is turned off to acquire the intermediate pressure, and when the obtained intermediate pressure is lower than the reference pressure, Lt; / RTI >
Wherein the intermediate pressure is estimated based on at least the discharge refrigerant pressure of the evaporator and the discharge refrigerant temperature of the condenser.

The method according to claim 1,
A pressure sensor for sensing a refrigerant pressure of the evaporator; And
And a temperature sensor for sensing a temperature of refrigerant discharged from the condenser.

The method according to claim 1,
Further comprising a temperature sensor for sensing the temperature of the refrigerant discharged from the compressor,
When the temperature sensed by the temperature sensor falls within the first temperature range,
Wherein the control unit controls the injection flow rate controller so that the opening degree of the injection flow rate controller is a first degree of opening greater than the reference opening degree,
Wherein the first temperature range is a range between a first reference temperature and a second reference temperature that is greater than the first reference temperature.

The method of claim 3,
When the temperature sensed by the temperature sensor is lower than the first reference temperature,
Wherein the control unit controls the injection flow rate regulator such that the opening degree of the injection flow rate regulator is a second opening degree lower than the first opening degree in order to reduce the injected flow rate.

5. The method of claim 4,
And the refrigerant in the injection path when the opening degree of the injection flow rate regulating portion is the first degree is in the gaseous state.

The method of claim 3,
If the temperature sensed by the temperature sensor is greater than the second reference temperature,
Wherein the control unit controls the injection flow rate adjusting unit such that the opening degree of the injection flow rate adjusting unit is a third degree of opening greater than the first opening degree to increase the flow rate of the injected fuel.

The method according to claim 6,
Wherein the refrigerant in the injection path when the opening degree of the injection flow rate regulator is the first degree is in a two-phase state.