KR102008726B1 - 공기 조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기 조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 복수의 압축기; 상기 복수의 압축기에서 토출된 냉매의 온도를 감지하는 토출온도 센서; 상기 복수의 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 과냉각 시키는 과냉각 열교환기; 상기 과냉각 열교환기에서 열교환된 냉매를 상기 복수의 압축기로 인젝션 하기 위한 인젝션 유로; 및 상기 인젝션 유로에 제공되는 인젝션 밸브가 포함되며, 상기 토출온도 센서에서 감지된 적어도 2개의 온도값에 기초하여, 상기 인젝션 밸브의 개도가 조절되는 것을 특징으로 한다.

Description

공기 조화기 및 그 제어방법 {An air conditioner and a control method the same}

본 발명은 공기 조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

공기 조화기는 소정공간의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 기기이다. 일반적으로, 상기 공기 조화기에는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기가 포함되며, 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉동 사이클이 구동되어, 상기 소정공간을 냉방 또는 난방할 수 있다.

상기 소정공간은 상기 공기 조화기는 사용되는 장소에 따라, 다양하게 제안될 수 있다. 일례로, 상기 공기 조화기가 가정이나 사무실에 배치되는 경우, 상기 소정공간은 집 또는 건물의 실내 공간일 수 있다. 반면에, 상기 공기 조화기가 자동차에 배치되는 경우, 상기 소정 공간은 사람이 탑승하는 탑승 공간일 수 있다.

공기 조화기가 냉방 운전을 수행하는 경우, 실외기에 구비되는 실외 열교환기가 응축기 기능을 하며 실내기에 구비되는 실내 열교환기가 증발기 기능을 수행한다. 반면에, 공기 조화기가 난방 운전을 수행하는 경우, 상기 실내 열교환기가 응축기 기능을 하며 상기 실외 열교환기가 증발기 기능을 수행한다.

도 1은 종래의 공기 조화기의 구성을 보여주는 사이클 도면이다.

도 1을 참조하면, 공기 조화기(1)에는, 복수의 압축기(2,3)와, 상기 복수의 압축기(2,3)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(4)와, 상기 응축기(4)에서 응축된 냉매를 감압시키는 팽창장치(5) 및 상기 팽창장치(5)에서 감압된 냉매를 증발시키는 증바릭(6)가 포함된다.

상기 복수의 압축기(2,3)에는, 서로 병렬 연결되는 제 1 압축기(2) 및 제 2 압축기(3)가 포함된다. 상기 증발기(6)에서 증발된 냉매는 상기 제 1 압축기(2)와 제 2 압축기(3)로 분지되어 유입된다.

상기 공기 조화기(1)에는, 상기 복수의 압축기(2,3)의 출구측에 제공되어 냉매의 토출 온도를 감지하는 온도 센서(7.8)가 포함된다. 상기 온도 센서(7,8)에는, 상기 제 1 압축기(2)의 토출측에 배치되는 제 1 온도 센서(7) 및 상기 제 2 압축기(3)의 토출측에 배치되는 제 2 온도 센서(8)가 포함된다.

일반적으로, 상기 제 1 온도 센서(7)와 제 2 온도 센서(8)에서 감지된 냉매의 온도는 비슷한 값을 가지게 된다. 일례로, 상기 제 1 압축기(2)와 제 2 압축기(3)의 종류 또는 용량이 비슷한 경우, 상기 제 1,2 온도 센서(7,8)의 온도값은 유사한 것으로 인식된다.

한편, 상기 제 1 온도 센서(7) 또는 제 2 온도 센서(8)에서 감지된 온도값이 설정범위(또는 정상범위)를 벗어나는 경우, 일례로 상기 온도값이 상기 설정범위보다 높은 경우에는, 상기 팽창장치(5)의 개도를 증대하여 상기 제 1,2 압축기(2,3)로 유입되는 냉매의 양을 증가시킬 수 있다.

그러나, 상기 제 1 압축기(2)와 제 2 압축기(3)의 종류 또는 용량이 다른 경우, 또는 상기 제 1,2 압축기(2,3) 중 어느 하나의 압축기에 이상이 있는 경우에는, 상기 제 1 온도 센서(7) 또는 제 2 온도 센서(8)에서 감지된 온도값에 편차가 많이 발생할 수 있다.

이 경우, 상기 제 1 온도 센서(7)의 온도값 또는 제 2 온도 센서(8)의 온도값 중, 상기 설정범위(또는 정상범위)를 많이 벗어난 온도값에 기초하여, 상기 팽창장치(5)의 개도를 제어하게 된다. 그러면, 상기 제 1 압축기(2) 및 제 2 압축기(3) 중 토출온도가 비정상 범위에 있는 일 압축기의 토출온도는 정상범위로 변경될 수 있다.

그러나, 상기 팽창장치(5)의 개도 제어에 따라, 다른 하나의 압축기의 토출온도가 변경되고, 이에 따라 상기 제 1,2 압축기(2,3)의 토출온도의 편차가 줄어들지 않게 되는 문제점이 있다.

그리고, 상기 토출온도의 편차가 클 경우, 상기 제 1,2 압축기(2,3)에 유입되는 냉매의 양이 달라질 수 있고, 이에 따라 냉동 시스템의 능력 또는 운전효율이 감소하게 되는 문제점이 나타난다.
선행문헌 한국 공개특허공보 제10-2009-0031139호 (2009.03.25.)에는 공기조화기 및 그 제어방법이 개시된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 복수의 압축기에서 토출되는 냉매 온도를 적절하게 제어할 수 있는 공기 조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 복수의 압축기; 상기 복수의 압축기에서 토출된 냉매의 온도를 감지하는 토출온도 센서; 상기 복수의 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 과냉각 시키는 과냉각 열교환기; 상기 과냉각 열교환기에서 열교환된 냉매를 상기 복수의 압축기로 인젝션 하기 위한 인젝션 유로; 및 상기 인젝션 유로에 제공되는 인젝션 밸브가 포함되며, 상기 토출온도 센서에서 감지된 적어도 2개의 온도값에 기초하여, 상기 인젝션 밸브의 개도가 조절되는 것을 특징으로 한다.

다른 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법에는, 제 1 압축기 및 제 2 압축기가 온 되어, 공기 조화기가 운전되는 단계; 응축기 및 과냉각 열교환기를 통과한 냉매를 상기 제 1 압축기 및 제 2 압축기로 인젝션 하는 단계; 상기 제 1 압축기 및 제 2 압축기에서 토출되는 냉매의 토출온도를 각각 감지하는 단계; 및 상기 제 1 압축기의 냉매 토출온도와, 상기 제 2 압축기의 냉매 토출온도에 관한 정보에 기초하여, 상기 제 1 압축기 또는 제 2 압축기로 인젝션 되는 냉매의 양을 조절하는 단계가 포함된다.

이러한 본 발명에 의하면, 과냉각 열교환기를 통과한 냉매가 복수의 압축기로 인젝션 될 수 있으므로, 압축기로 유입되는 냉매의 양을 증대할 수 있고, 이에 따라 시스템의 능력이 개선될 수 있다.

또한, 복수의 압축기에서 토출되는 냉매의 온도에 기초하여, 인젝션 밸브의 개도를 조정할 수 있으므로, 복수의 압축기에서 토출되는 냉매의 온도 편차를 설정범위 이내로 유지할 수 있게 된다.

특히, 일 압축기의 토출 온도가 높은 경우, 상기 일 압축기로 냉매를 인젝션 하기 위하여 제공되는 인젝션 밸브의 개도를 증대하여, 상기 일 압축기로 유입되는 냉매의 양을 증가함으로써 상기 일 압축기의 토출 온도를 낮출 수 있게 된다.

반면에, 일 압축기의 토출 온도가 낮을 경우, 상기 인젝션 밸브의 개도를 감소하여, 상기 일 압축기로 유입되는 냉매의 양을 감소함으로써 상기 일 압축기의 노출 온도를 높일 수 있게 된다.

또한, 냉매의 토출온도가 높은 압축기의 일측에 제공되는 인젝션 밸브의 개도를 미리 감지하고, 감지된 내용에 기초하여 복수의 인젝션 밸브 중 개도 조절이 용이한 인젝션 밸브를 선택할 수 있으므로, 압축기로 인젝션 되는 냉매의 양을 효과적으로 조절할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 공기 조화기의 구성을 보여주는 사이클 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실외기의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실외기에 있어서, 냉매의 유동모습을 보여주는 시스템 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.

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.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실외기의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 실외에 배치되는 실외기(10) 및 실내에 배치되는 실내기가 포함된다. 상기 실내기에는, 실내 공간의 공기와 열교환 되는 실내 열교환기가 포함된다.

상기 실외기(10)에는, 복수의 압축기(110,112)와, 상기 복수의 압축기(110,112)의 출구측에 배치되며 상기 복수의 압축기(110,112)에서 토출된 냉매 중 오일을 분리하기 위한 오일 분리기(120,122)가 포함된다.

상기 복수의 압축기(110,112)에는 병렬 연결되는 제 1 압축기(110) 및 제 2 압축기(112)가 포함된다.

일례로, 상기 제 1 압축기(110)는 메인 압축기이고, 상기 제 2 압축기(112)는 서브 압축기일 수 있다. 시스템의 능력에 따라, 상기 제 1 압축기(110)가 먼저 운전되고 상기 제 1 압축기(110)의 능력만으로 부족할 경우 상기 제 2 압축기(112)가 추가적으로 운전될 수 있다.

다른 예로서, 상기 제 1 압축기(110)와 제 2 압축기(112)는 동시에 운전되는 압축기일 수 있다.

상기 제 1 압축기(110)와 제 2 압축기(112)는 서로 다른 종류의 압축기일 수 있으며, 서로 다른 용량을 가지는 압축기일 수 있다. 다만, 상기 제 1,2 압축기(110,112)의 종류 또는 용량은 어느 하나로 한정되지는 않을 것이다.

상기 오일 분리기(120,122)에는, 상기 제 1 압축기(110)의 출구측에 배치되는 제 1 오일 분리기(120) 및 상기 제 2 압축기(112)의 출구측에 배치되는 제 2 오일 분리기(122)가 포함된다.

상기 실외기(10)에는, 상기 오일 분리기(120,122)로부터 상기 압축기(110,112)로 오일을 회수하기 위한 회수 유로(116)가 포함된다. 즉, 상기 회수유로(116)는 상기 제 1 오일분리기(120)로부터 상기 제 1 압축기(110)로, 그리고 상기 제 2 오일 분리기(122)로부터 상기 제 2 압축기(112)로 연장된다.

상기 제 1 압축기(110) 및 제 2 압축기(112)의 출구측에는, 압축기에서 토출되는 냉매의 온도를 감지하는 온도 센서(171,172)가 제공된다. 상기 온도 센서(171,172)에는, 상기 제 1 압축기(110)의 출구측에 배치되는 제 1 토출온도 센서(171) 및 상기 제 2 압축기(112)의 출구측에 배치되는 제 2 토출온도 센서(172)가 포함된다.

상기 오일 분리기(120,122)의 출구측에는, 상기 압축기(110,112)에서 토출된 냉매의 토출 고압을 감지하기 위한 고압 센서(125) 및 상기 고압센서(125)를 거친 냉매를 실외 열교환 장치(140) 또는 실내기 측으로 가이드 하는 유동 전환부(130)가 제공된다.

상기 공기 조화기가 냉방 운전하는 경우, 냉매는 상기 유동 전환부(130)로부터 상기 실외 열교환 장치(140)로 유입된다. 반면에, 상기 공기 조화기가 난방 운전하는 경우, 냉매는 상기 유동 전환부(130)로부터 상기 실내기의 실내 열교환기측으로 유동한다.

상기 실외 열교환 장치(140)에는, 복수의 열교환부(141,142) 및 실외 팬(143)이 포함된다. 상기 복수의 열교환부(141,142)에는, 병렬 연결되는 제 1 열교환부(141) 및 제 2 열교환부(142)가 포함된다.

그리고, 상기 실외 열교환장치(140)에는, 상기 제 1 열교환부(141)의 출구측으로부터 상기 제 2 열교환부(142)의 입구측으로 냉매의 유동을 가이드 하는 가변유로(144)가 포함된다. 상기 가변유로(144)는, 상기 제 1 열교환부(141)의 출구측 배관으로부터 상기 제 2 열교환부(142)의 입구측 배관으로 연장된다.

상기 실외 열교환장치(140)에는, 상기 가변유로(144)에 제공되어 냉매의 흐름을 선택적으로 차단하는 가변 밸브(145)가 제공된다. 상기 가변 밸브(145)의 온/오프 여부에 따라, 상기 제 1 열교환부(141)를 통과한 냉매는 상기 제 2 열교환부(142)에 선택적으로 유입될 수 있다.

상세히, 상기 가변 밸브(145)가 온 또는 개방되면, 상기 제 1 열교환부(141)를 통과한 냉매는 상기 가변유로(144)를 거쳐 상기 제 2 열교환부(142)로 유입된다. 이 때, 상기 제 1 열교환부(141)의 출구측에 제공되는 제 1 실외밸브(146)는 폐쇄될 수 있다.

그리고, 상기 제 2 열교환부(142)의 출구측에는 제 2 실외밸브(147)가 제공되며, 상기 제 2 열교환부(142)에서 열교환된 냉매는 개방된 제 2 실외밸브(147)를 통하여 과냉각 열교환기(150)로 유입될 수 있다.

반면에, 상기 가변 밸브(145)가 오프 또는 폐쇄되면, 상기 제 1 열교환부(141)를 통과한 냉매는 상기 제 1 실외밸브(146)를 거쳐 상기 과냉각 열교환기(150)로 유입될 수 있다.

여기서, 상기 제 1 실외밸브(146)와 제 2 실외밸브(147)는 상기 제 1,2 열교환부(141,142)의 배치에 대응하여, 병렬로 배치될 수 있다.

상기 실외 열교환 장치(140)의 출구측에는, 과냉각 열교환기(150)가 배치된다. 상기 공기 조화기가 냉방 운전하는 경우, 상기 실외 열교환 장치(140)를 통과한 냉매는 과냉각 열교환기(150)로 유입될 수 있다.

상기 과냉각 열교환기(150)는 냉매 시스템을 순환하는 제 1 냉매와, 상기 냉매 중 일부의 냉매(제 2 냉매)가 분지된 후 열교환되는 중간 열교환기로서 이해될 수 있다. 상기 제 1 냉매는 시스템을 순환하는 "메인 냉매"이고, 상기 제 2 냉매는 압축기로 인젝션 되는 "분지 냉매"일 수 있다.

상기 실외기(10)에는, 상기 제 2 냉매가 분지되는 과냉각 유로(151)가 포함된다. 그리고, 상기 과냉각 유로(151)에는, 상기 제 2 냉매를 감압하기 위한 과냉각 팽창장치(153)가 제공된다.

그리고, 상기 과냉각 팽창장치(153)의 개도에 따라, 상기 과냉각 유로(151)를 유동하는 냉매량은 달라질 수 있다. 상기 과냉각 팽창장치(153)에는, EEV(Electric Expansion Valve)가 포함될 수 있다.

상기 과냉각 유로(151)에는, 복수의 온도센서(154a,154b)가 제공된다. 상기 복수의 온도센서(154a,154b)에는, 상기 과냉각 열교환기(150)로 유입되기 전의 냉매온도를 감지하는 제 1 과냉각 센서(154a) 및 상기 과냉각 열교환기(150)를 통과한 후의 냉매온도를 감지하는 제 2 과냉각 센서(154b)가 포함된다.

상기 제 1 냉매 및 제 2 냉매가 상기 과냉각 열교환기(150)에서 열교환 되는 과정에서, 상기 제 1 냉매는 초과응축 또는 과냉되고, 상기 제 2 냉매는 가열 또는 과열될 수 있다.

상기 제 1 과냉각 센서(154a) 및 제 2 과냉각 센서(154b)에서 각각 감지된 냉매의 온도값에 기초하여, 제 2 냉매의 "과열도"가 인식될 수 있다. 일례로, 상기 제 2 과냉각 센서(154b)에서 감지된 온도값으로부터 상기 제 1 과냉각 센서(154a)에서 감지된 온도값을 감한 값이 상기 "과열도"로 인식될 수 있다.

상기 과냉각 팽창장치(153)의 개도에 따라, 상기 과열도는 달라질 수 있다. 일례로, 상기 과냉각 팽창장치(153)의 개도가 감소하여 상기 과냉각 유로(151)를 유동하는 냉매의 양이 적으면, 상기 과열도는 증가될 수 있다. 반면에, 상기 과냉각 팽창장치(153)의 개도가 증가되어 상기 과냉각 유로(151)를 유동하는 냉매의 양이 많아지면, 상기 과열도는 감소될 수 있다.

상기 과냉각 열교환기(150)에서 열교환된 제 2 냉매는 기액 분리기(160) 또는 상기 압축기(110,112)로 유입될 수 있다.

상기 기액 분리기(160)는 냉매가 상기 압축기(110,112)로 유입되기 전 기상 냉매가 분리되도록 하는 구성이다. 상세히, 저압 유로(160a)를 통하여 상기 기액 분리기(160)로 유입된 냉매 중 기상 냉매는 흡입유로(160b)를 경유하여 상기 압축기(110,112)로 흡입될 수 있다.

상기 흡입유로(160b)를 유동하는 냉매는 상기 제 1 압축기(110) 및 제 2 압축기(112)로 분지되어 유동될 수 있다. 그리고, 상기 압축기(110,112)로 흡입되는 냉매의 압력(이하, 흡입 압력)은 저압으로 형성된다.

상세히, 상기 과냉각 유로(151)는 냉매를 상기 기액 분리기(160)로 가이드 하는 제 1 가이드 유로(155) 및 상기 압축기(110,112)로 가이드 하는 제 2 가이드 유로(157)로 분지된다.

상기 제 1 가이드 유로(155)는 상기 저압 유로(160a)에 연결된다.

상기 제 1 가이드 유로(155)에는, 냉매의 유동을 선택적으로 차단하는 과냉각 바이패스 밸브(156)가 제공된다. 상기 과냉각 바이패스 밸브(156)의 온/오프 또는 개도에 따라, 상기 기액 분리기(160)로 유입되는 냉매의 양이 조절될 수 있다.

상기 제 2 가이드 유로(157)는 상기 과냉각 유로(151)로부터 상기 압축기(110,112)측으로 연장된다.

상세히, 상기 제 2 가이드 유로(157)에는, 냉매를 상기 제 1 압축기(110)로 인젝션 하기 위한 제 1 인젝션 유로(158a)와, 상기 제 2 압축기(112)로 인젝션 하기 위한 제 2 인젝션 유로(158b) 및 상기 제 1 인젝션 유로(158a)와 제 2 인젝션 유로(158b)를 분지하는 분지부(157a)가 포함된다.

상기 제 2 가이드 유로(157)에는, 상기 압축기(110,112)로 인젝션 되는 냉매의 양을 조절할 수 있는 인젝션 밸브(159a,159b)가 제공된다. 상기 인젝션 밸브(159a,159b)에는, 상기 제 1 인젝션 유로(158a)에 제공되는 제 1 인젝션 밸브(159a) 및 상기 제 2 인젝션 유로(158b)에 제공되는 제 2 인젝션 밸브(159b)가 포함된다.

상기 인젝션 밸브(159a,159b)에는, EEV가 포함될 수 있다. 상기 제 1,2 인젝션 밸브(159a,159b)의 온/오프 또는 개도에 따라, 상기 압축기(110,112)로 인젝션 되는 냉매의 양이 조절될 수 있다.

정리하면, 상기 과냉각 열교환기(150)에서 열교환된 제 2 냉매는 상기 제 1 인젝션 유로(158a) 및 제 2 인젝션 유로(158b)를 통하여 상기 압축기(110,112)로 인젝션 될 수 있다.

인젝션 되는 냉매의 압력은, 상기 압축기(110,112)의 흡입 압력보다는 높고, 상기 압축기(110,112)에서 토출되는 압력(이하, 토출 압력)보다는 낮은 중간 압력(이하, 중간압)을 형성할 수 있다. 상기 토출 압력은 상기 고압 센서(125)에서 감지된 압력일 수 있다.

상기 실외기(10)에는, 상기 과냉각 열교환기(150)를 통과한 제 1 냉매의 적어도 일부를 저장하는 리시버(162) 및 상기 과냉각 열교환기(150)의 출구측에서 상기 리시버(162)로 분지되어 냉매의 유동을 가이드 하는 리시버 입구유로(163)가 포함된다.

상기 리시버(162)는 상기 기액 분리기(160)와 결합될 수 있다. 즉, 상기 리시버(162)와 기액 분리기(160)는 냉매 저장탱크의 내부에 구획되어 형성될 수 있다. 일례로, 상기 냉매 저장탱크의 상부에는 기액 분리기(160)가 제공되고, 하부에는 상기 리시버(162)가 제공된다.

그리고, 상기 리시버 입구유로(163)에는, 냉매의 유동을 조절하는 리시버 입구밸브(164)가 제공된다. 상기 리시버 입구밸브(164)가 개방되면, 상기 제 1 냉매 중 적어도 일부의 냉매가 상기 리시버(162)로 유입될 수 있다. 그리고, 상기 리시버 입구유로(163)에는 감압장치가 제공되어, 상기 리시버(162)로 유입되는 냉매를 감압시킬 수 있다.

상기 리시버(162)에는, 리시버 출구배관(165)이 연결된다. 상기 리시버 출구배관(165)은 상기 기액 분리기(160)로 연장될 수 있다. 상기 리시버(162)에 저장된 적어도 일부의 냉매는 상기 리시버 출구배관(165)을 통하여 상기 기액 분리기(160)로 유입될 수 있다.

그리고, 상기 리시버 출구배관(165)에는, 상기 리시버(162)로부터 배출되는 냉매의 양을 조절할 수 있는 리시버 출구밸브(166)가 제공된다. 상기 리시버 출구밸브(166)의 온/오프 또는 개도에 따라, 상기 기액 분리기(160)로 유입되는 냉매의 양이 조절될 수 있다.

한편, 상기 과냉각 열교환기(150)를 통과한 제 1 냉매는 연결배관(195)을 통하여 실내기로 유입될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실외기에 있어서, 냉매의 유동모습을 보여주는 시스템 도면이다. 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 냉매 유동에 대하여 간단하게 설명한다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기가 냉방 운전을 하는 경우를 기준으로 설명한다. 그러나, 상기 공기 조화기가 난방 운전을 하는 경우에도 압축기를 거친 냉매가 실내 열교환기에서 응축되고 실외 열교환기에서 증발되는 차이만 있을 뿐, 과냉각 열교환기를 거친 냉매가 압축기로 인젝션 되는 사상은 동일하므로, 본 발명의 주요 사상은 난방 운전시에도 동일하게 적용될 수 있을 것이다.

상기 기액 분리기(160)로부터 분리된 기상 냉매는 상기 흡입유로(160b)를 통하여 상기 제 1 압축기(110) 및 제 2 압축기(112)로 유입될 수 있다.

상기 제 1 압축기(110) 및 제 2 압축기(112)에서 고온 고압의 냉매는 상기 실외 열교환 장치(140)에서 응축된 후 상기 과냉각 열교환기(150)로 유입된다. 즉, 시스템을 순환하는 제 1 냉매와, 상기 제 1 냉매로부터 분지된 제 2 냉매는 상기 과냉각 열교환기(150)에서 열교환 된다.

이 때, 상기 과냉각 팽창장치(153)의 개도에 따라, 냉매의 과열도 또는 상기 과냉각 유로(151)를 유동하는 냉매량은 조절될 수 있을 것이다.

상기 과냉각 유로(151)를 유동하는 냉매는 상기 제 1 인젝션 유로(158a) 및 제 2 인젝션 유로(158b)로 유동할 수 있다. 그리고, 상기 제 1 인젝션 밸브(159a) 또는 제 2 인젝션 밸브(159b)의 온/오프 또는 개도에 따라 상기 제 1 압축기(110) 또는 제 2 압축기(112)로 인젝션 되는 냉매의 양은 달라질 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 블럭도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(10)에는, 상기 과냉각 유로(151)를 유동하는 냉매가 상기 과냉각 열교환기(150)에 유입되기 전의 온도(이하, 과냉각 입구온도)를 감지하는 제 1 과냉각 센서(154a) 및 상기 과냉각 열교환기(150)에서 유출된 후의 온도(이하, 과냉각 출구온도)를 감지하는 제 2 과냉각 센서(154b)가 포함된다.

그리고, 상기 공기 조화기(10)에는, 상기 과냉각 유로(151)를 유동하는 냉매의 과열도 또는 냉매량을 제어하기 위하여, 개도 조절 가능한 과냉각 팽창장치(153)가 더 포함된다.

제어부(200)는 상기 제 1 과냉각 센서(154a) 및 제 2 과냉각 센서(154b)에서 감지된 온도값에 기초하여, 과냉각 열교환기(150)를 통과하는 냉매의 과열도가 인식될 수 있다.

그리고, 상기 제어부(200)는 상기 과냉각 팽창장치(153)의 개도를 조절하여, 과열도를 제어할 수 있다. 상기 과냉각 팽창장치(153)의 개도를 감소하여 냉매의 양이 줄어들면 상기 과열도는 증가하고, 상기 개도를 증가하여 냉매의 양이 증가하면 상기 과열도는 감소할 수 있다.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 제 1 압축기(110)의 토출 냉매 온도(제 1 토출온도)를 감지하는 제 1 토출온도 센서(171) 및 상기 제 2 압축기(112)의 토출 냉매 온도(제 2 토출온도)를 감지하는 제 2 토출온도 센서(172)가 포함된다.

그리고, 상기 공기 조화기(10)에는, 상기 제 1,2 토출온도 센서(171,172)에서 감지된 온도값에 기초하여, 상기 제 1 압축기(110)로 인젝션 되는 냉매량을 조절할 수 있는 제 1 인젝션 밸브(159a) 및 상기 제 2 압축기(112)로 인젝션 되는 냉매량을 조절할 수 있는 제 2 인젝션 밸브(159b)가 포함된다.

상기 제어부(200)는 상기 제 1,2 인젝션 밸브(159a,159b)의 온/오프 여부 또는 그 개도를 조절할 수 있다.

이하에서는, 도 5를 참조하여 본 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 설명한다.

상기 제 1 압축기(110) 및 제 2 압축기(112)가 구동하고, 공기 조화기(10)는 냉방 또는 난방운전에 돌입할 수 있다. 상기 공기 조화기가 운전에 돌입한 후, 설정시간이 경과되면 공기 조화기의 냉동 시스템이 안정화될 수 있다.

여기서, "안정화"라 함은 냉동 사이클을 구성하는 적정 수준의 고압(압축기의 토출압력) 및 저압(증발기의 증발압력)이 형성되는 경우를 의미할 수 있다. 일례로, 상기 공기 조화기의 운전이 시작된 후, 2분이 경과하면 상기 시스템이 안정화될 수 있다(S11).

상기 공기 조화기(10)가 운전되는 과정에서, 과냉각 유로(151)를 통하여 과냉각 열교환기(150)를 통과한 냉매는 상기 제 1 압축기(110) 및 제 2 압축기(112)로 인젝션 될 수 있다.

상세히, 상기 제 1 인젝션 밸브(159a)가 개방되면, 냉매는 상기 제 1 인젝션 유로(158a)를 통하여 상기 제 1 압축기(110)로 인젝션 된다. 그리고, 상기 제 2 인젝션 밸브(159b)가 개방되면, 냉매는 상기 제 2 인젝션 유로(158b)를 통하여 상기 제 2 압축기(112)로 인젝션 된다(S12).

한편, 상기 과냉각 팽창장치(153)의 개도를 조절하여, 상기 제 1 인젝션 유로(158a) 및 제 2 인젝션 유로(158b)로 유입되는 냉매의 양 또는 냉매의 과열도를 제어할 수 있다.

즉, 상기 과냉각 팽창장치(153)의 개도가 증가함에 따라, 상기 제 1 인젝션 유로(158a) 및 제 2 인젝션 유로(158b)로 유입되는 냉매의 양은 증가하고 상기 냉매의 과열도는 감소할 수 있다(S13).

그리고, 상기 제 1 토출온도 센서(171)와 제 2 토출온도 센서(172)를 통하여 상기 제 1 압축기(110) 및 제 2 압축기(112)의 토출온도가 감지될 수 있다(S14).

상기 제 1 압축기(110) 및 제 2 압축기(112)의 감지된 토출온도 정보에 기초하여, 상기 제 1,2 압축기(110,112)의 토출온도 편차가 인식될 수 있다. 상기 "토출온도 편차"라 함은, 상기 제 1 압축기(110) 및 제 2 압축기(112)의 토출온도 중 높은 토출온도에서 낮은 토출온도를 감한 값으로 이해될 수 있다.

상기 토출온도 편차가 설정온도 (△T1) 이상인지 여부가 인식된다. 상기 토출온도 편차가 상기 설정온도 이상이면, 상기 제 1 압축기(110)와 제 2 압축기(112)의 토출온도 차이가 비정상적으로 과도한 것으로 이해된다.

상기 토출온도 편차가 상기 설정온도 이상이면, 상기 제 1 압축기(110)와 제 2 압축기의 토출온도 중, 토출온도가 높은 압축기에 대응하는(또는 연결되는) 인젝션 밸브의 개도가 인식된다. 반면에, 상기 토출온도 편차가 상기 설정온도보다 작으면, S12 이하의 단계를 다시 수행하게 된다.

일례로, 상기 제 1 압축기(110)의 토출온도가 상기 제 2 압축기의 토출온도보다 설정온도 이상만큼 높은 경우, 상기 제 1 인젝션 밸브(159a)의 현재 개도가 인식된다(S15,S16).

즉, 위 예에서, 상기 제 1 인젝션 밸브(159a)의 현재 개도가 설정 개도 이상인지 여부가 인식된다. 상기 "설정 개도"라 함은, 상기 제 1 인젝션 밸브(159a)의 개도 조절이 용이한 지 여부, 즉 개도 증대가 가능한지 여부를 판단하는 기준값으로 결정될 수 있다. 여기서, 상기 기준값은 미리 설정된 주파수일 수 있다.

예를 들어, 상기 설정 개도는, 상기 제 1 인젝션 밸브(159a)의 최대 개도, 즉 완전 개방(Full open)된 상태의 개도일 수 있다(S17).

상기 제 1 인젝션 밸브(159a)의 개도가 설정 개도와 같거나, 또는 그 이상이면, 상기 제 1 인젝션 밸브(159a)의 개도 증대는 제한된다. 따라서, 토출온도가 낮은 압축기, 즉 위 예에서 제 2 압축기(112)에 대응하는 제 2 인젝션 밸브(159b)의 개도를 조절하게 된다.

다시 말하면, 상기 제 2 인젝션 밸브(159b)의 개도가 감소된다. 상기 제 2 인젝션 밸브(159b)의 개도가 감소되면, 상기 제 2 압축기(112)로 인젝션 되는 냉매의 양은 줄어들게 되고, 따라서 상대적으로 상기 제 2 압축기(112)에서 토출되는 냉매의 온도는 상승하게 된다(S18).

한편, S17 단계에서, 토출온도가 높은 압축기의 인젝션 밸브 개도가 설정개도보다 낮으면, 상기 토출온도가 높은 압축기의 인젝션 밸브, 즉 위 예에서 상기 제 1 압축기(110)에 대응하는 제 1 인젝션 밸브(159a)의 개도가 증대된다.

결국, 상기 제 1 인젝션 밸브(159a)를 통과한 냉매의 양은 증가되어, 상기 제 1 압축기(110)로 인젝션 되는 냉매의 양이 증가되며, 이에 따라 상기 제 1 압축기(110)에서 토출되는 냉매의 온도는 감소하게 된다(S19).

이와 같이, 제 1,2 압축기의 토출온도 편차가 비정상적으로 큰 경우, 우선적으로 토출온도가 높은 압축기의 인젝션 냉매량을 제어하도록 시도되고, 이러한 제어가 여의치 않은 경우 토출온도가 낮은 압축기의 인젝션 냉매량을 제어하도록 시도된다.

이와 같은 제어방법에 의하면, 복수의 압축기에서 토출되는 냉매온도가 일정범위내에 형성되도록 제어할 수 있으며, 압축기의 냉매 토출온도가 비정상적으로 높아지는 경우를 방지하여 압축기에 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

10 : 실외기 110,112 : 압축기
125 : 고압센서 130 : 유동 전환부
140 : 실외 열교환장치 150 : 과냉각 열교환기
151 : 과냉각 유로 153 : 과냉각 팽창장치
154a : 제 1 과냉각 센서 154b : 제 2 과냉각 센서
158a : 제 1 인젝션 유로 158b : 제 2 인젝션 유로
159a : 제 1 인젝션 밸브 159b : 제 2 인젝션 밸브
160 : 기액 분리기 162 : 리시버
171 : 제 1 토출온도 센서 172 : 제 2 토출온도 센서

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9. 제 1 압축기 및 제 2 압축기가 온 되어, 공기 조화기가 운전되는 단계;
   응축기 및 과냉각 열교환기를 통과한 냉매를 상기 제 1 압축기 및 제 2 압축기로 인젝션 하는 단계;
   상기 제 1 압축기 및 제 2 압축기에서 토출되는 냉매의 토출온도를 각각 감지하는 단계;
   상기 제 1 압축기의 냉매 토출온도와, 상기 제 2 압축기의 냉매 토출온도의 편차값이 설정값 이상인지 여부를 판단하는 단계;
   상기 편차값이 설정값 이상이면, 상기 제 1 압축기 및 제 2 압축기 중, 냉매 토출온도가 더 높은 압축기에 연결되는 일 인젝션 밸브의 개도값을 인식하는 단계;
   상기 일 인젝션 밸브의 개도값이 설정 개도 이상인지 여부를 판단하는 단계;
   상기 일 인젝션 밸브의 개도값이 설정 개도 이상이면, 냉매 토출온도가 낮은 압축기에 연결되는 타 인젝션 밸브의 개도를 감소시키고,
   상기 일 인젝션 밸브의 개도값이 설정 개도 미만이면, 상기 일 인젝션 밸브의 개도를 증가시키는 단계가 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
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