KR20070101897A - Air conditioner and method of controlling the same - Google Patents

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Abstract

An air conditioner and a method for controlling the same are provided to mount a refrigerant amount control valve outside a suction part of a fixed velocity type compressor for varying a capacity of the compressor by controlling an opening degree of the refrigerant amount control valve. An air conditioner includes a fixed velocity type compressor(102), a condenser(104), an expansion element(106), an evaporator(108), and a refrigerant path(110) connecting the above component parts in sequence in serial for forming a single closed loop. A refrigerant amount control valve(112) is mounted on the refrigerant path between an outlet of the evaporator and an inlet of the compressor, wherein the refrigerant amount control valve is mounted outside the compressor. A control part(114) outputs a control signal(114a) to the refrigerant amount control valve, wherein the control signal has a duty rate determined according to a sum of a cooling or heating capacity required by the evaporator. An opening time of the refrigerant amount control valve is determined in proportion to the duty rate of the control signal.

Description

공기 조화기 및 그 제어 방법{AIR CONDITIONER AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME}Air conditioner and control method {AIR CONDITIONER AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME}

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기의 구성을 나타낸 도면.1 is a view showing the configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기의 제어 방법을 나타낸 순서도.2 is a flowchart illustrating a control method of an air conditioner according to an exemplary embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

102 : 정속형 압축기102: constant speed compressor

104 : 응축기104: condenser

106 : 팽창 장치106: expansion device

108 : 실내기(증발기)108: indoor unit (evaporator)

110 : 냉매 유로110: refrigerant path

112 : 냉매량 제어 밸브112: refrigerant amount control valve

114 : 제어부114: control unit

본 발명은 공기 조화기 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 특히 정속형 압축기 를 구비한 공기 조화기에서 정속형 압축기의 용량을 가변 제어할 수 있도록 하는 공기 조화기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air conditioner and a control method thereof, and more particularly, to an air conditioner and a method of controlling the air conditioner capable of variably controlling the capacity of a constant speed compressor in an air conditioner having a constant speed compressor.

멀티형 공기 조화기의 경우 하나의 실외기에 다수의 실내기가 연결되어 운용되기 때문에 각 실내기에서 요구되는 냉방 능력 또는 난방 능력에 따라 부하 변동이 매우 크다. 따라서 부하 변동에 대응하기 위해서는 용량 가변 압축기를 사용해야 한다.In the case of a multi-type air conditioner, since a plurality of indoor units are connected and operated in one outdoor unit, the load variation is very large according to the cooling capacity or the heating capacity required for each indoor unit. Therefore, in order to cope with load fluctuations, a variable displacement compressor should be used.

용량 가변 압축기는 크게 전자식(인버터)과 기계식으로 나눌 수 있다. 인버터형 압축기의 경우 고가의 제어 장비가 필요하기 때문에 상대적으로 값이 싼 기계식을 사용하기도 한다.Variable displacement compressors can be broadly divided into electronic (inverter) and mechanical. Inverter-type compressors use relatively inexpensive mechanical systems because they require expensive control equipment.

정속형 압축기의 기계식 용량 가변은 다음과 같이 이루어진다. 로터리 압축기의 경우 회전체의 편심을 변경하거나 베인(vane)의 위치를 조절하여 압축 과정 동안 냉매의 압축이 일어나지 않게 한다. 스크롤 압축기의 경우 고압단과 저압단에 바이패스 경로를 마련하여 고정 스크롤의 배압을 낮게 함으로써 고정 스크롤과 선회 스크롤 사이에 누설을 발생시킴으로써 압축기 용량을 조절한다.The mechanical displacement of the constant speed compressor is as follows. In the case of the rotary compressor, the eccentricity of the rotating body or the vane position is adjusted to prevent the refrigerant from being compressed during the compression process. In the case of the scroll compressor, the compressor capacity is adjusted by providing a bypass path in the high pressure stage and the low pressure stage to lower the back pressure of the fixed scroll to generate a leak between the fixed scroll and the swing scroll.

그러나 이와 같은 기계식 용량 가변 압축기는 용량 가변을 위해 압축기 내부에 별도의 기계 장치가 필요할 뿐만 아니라, 이 기계 장치로 인하여 고장 발생 확률이 증가하기도 한다.However, such mechanical variable compressors require not only a separate mechanical device inside the compressor for variable capacity, but also increase the probability of failure due to the mechanical device.

본 발명은 정속형 압축기의 흡입 측에 냉매량 제어 밸브를 마련하고, 이 냉매량 제어 밸브의 개도 조절을 통해 정속형 압축기의 용량을 가변시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a refrigerant amount control valve on the suction side of a constant speed type compressor, and to change the capacity of the constant speed type compressor by adjusting the opening degree of the refrigerant amount control valve.

이와 같은 목적의 본 발명에 따른 공기 조화기는, 정속형 압축기와; 응축기와; 팽창 장치와; 증발기와; 정속형 압축기와 응축기, 팽창 장치, 증발기를 순서대로 직렬 연결하여 하나의 폐회로가 형성되도록 하는 냉매 유로와; 증발기의 출구와 압축기의 흡입 측 사이의 냉매 유로 상에 마련되는 냉매량 제어 밸브와; 증발기에서 요구되는 냉방 또는 난방 능력의 총합에 따라 듀티비가 결정되는 제어 신호를 발생시켜 제어 신호의 듀티비에 비례하여 냉매량 제어 밸브의 개방 시간이 결정되도록 냉매량 제어 밸브를 제어하는 제어부를 포함한다.An air conditioner according to the present invention for this purpose includes a constant speed compressor; A condenser; An expansion device; An evaporator; A refrigerant passage for connecting a constant speed compressor, a condenser, an expansion device, and an evaporator in series so that one closed circuit is formed; A refrigerant amount control valve provided on the refrigerant passage between the outlet of the evaporator and the suction side of the compressor; And a control unit for generating a control signal in which the duty ratio is determined according to the sum of cooling or heating capabilities required by the evaporator, and controlling the refrigerant amount control valve to determine an opening time of the refrigerant amount control valve in proportion to the duty ratio of the control signal.

또한, 상술한 냉매량 제어 밸브는 정속형 압축기의 외부에 마련된다.In addition, the above-described refrigerant amount control valve is provided outside the constant speed type compressor.

또한, 상술한 냉매량 제어 밸브는 전자 제어 밸브이다.In addition, the above-mentioned refrigerant amount control valve is an electronic control valve.

상술한 목적의 본 발명에 따른 공기 조화기의 제어 방법은, 정속형 압축기와; 응축기와; 팽창 장치와; 증발기와; 정속형 압축기와 응축기, 팽창 장치, 증발기를 순서대로 직렬 연결하여 하나의 폐회로가 형성되도록 하는 냉매 유로와; 증발기의 출구와 압축기의 흡입 측 사이의 냉매 유로 상에 마련되는 냉매량 제어 밸브를 포함하는 공기 조화기의 제어 방법에 있어서; 정속형 압축기를 기동하고; 증발기에서 요구되는 냉방 또는 난방 능력의 총합을 산출하며; 증발기에서 요구되는 냉방 또는 난방 능력의 총합에 따라 듀티비가 결정되는 제어 신호를 발생시켜 제어 신호의 듀티비에 비례하여 냉매량 제어 밸브의 개방 시간이 결정되도록 냉매량 제어 밸브를 제어한다.According to an aspect of the present invention, a control method of an air conditioner includes: a constant speed compressor; A condenser; An expansion device; An evaporator; A refrigerant passage for connecting a constant speed compressor, a condenser, an expansion device, and an evaporator in series so that one closed circuit is formed; A control method of an air conditioner including a refrigerant amount control valve provided on a refrigerant passage between an outlet of an evaporator and a suction side of a compressor; Starting a constant speed compressor; Calculate a total of cooling or heating capacity required in the evaporator; The refrigerant amount control valve is controlled to generate a control signal in which the duty ratio is determined according to the sum of cooling or heating capabilities required by the evaporator, so that the opening time of the refrigerant amount control valve is determined in proportion to the duty ratio of the control signal.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기의 구성을 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기는 정속형 압축기(102)와 응축기(104), 팽창 장치(106), 실내기(증발기)(108)가 냉매 유로(110)를 통해 직렬 연결되어 하나의 폐회로를 형성한다. 실내기(108)는 필요에 따라 복수개가 마련되어 각각의 실내기(108)가 설치된 공간을 냉방하게 된다.The preferred embodiment of the present invention made as described above will be described with reference to FIGS. 1 and 2. 1 is a view showing the configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the air conditioner according to the embodiment of the present invention includes a constant speed compressor 102, a condenser 104, an expansion device 106, and an indoor unit (evaporator) 108 through a refrigerant passage 110. They are connected in series to form one closed circuit. A plurality of indoor units 108 are provided as necessary to cool the space in which the indoor units 108 are installed.

도 1에서 점선으로 나타낸 화살표는 냉매의 유동 방향을 나타낸 것으로서, 정속형 압축기(102)의 양단에서 냉매가 유입되는 곳이 흡입 측이고, 냉매가 토출되는 곳이 토출 측이다. 증발기(108)의 출구와 정속형 압축기(102)의 흡입 측 사이의 냉매 유로(110) 상에는 냉매량 제어 밸브(112)가 마련되며, 이 냉매량 제어 밸브(112)의 개폐 정도를 제어함으로써 냉매 유로(110)를 통해 정속형 압축기(102)의 흡입 측으로 유입되는 냉매의 양을 제어할 수 있다.The arrows indicated by the dotted lines in FIG. 1 indicate the flow direction of the refrigerant, where the refrigerant flows from both ends of the constant speed compressor 102 on the suction side, and the discharge side discharges the refrigerant. A coolant amount control valve 112 is provided on the coolant flow path 110 between the outlet of the evaporator 108 and the suction side of the constant speed type compressor 102, and by controlling the opening and closing degree of the coolant amount control valve 112, An amount of the refrigerant flowing into the suction side of the constant speed compressor 102 may be controlled through 110.

즉, 공기 조화기의 동작 전반을 제어하는 제어부(114)는 각각의 실내기(108)에서 요구되는 냉방 능력의 총합을 산출하고, 산출된 냉방 능력의 총합에 대응하는 크기의 제어 신호(114a)를 발생시켜 냉매량 제어 밸브(112)의 개폐 정도를 제어함으로써 냉매 유로(110)를 통해 정속형 압축기(102)의 흡입 측으로 유입되는 냉매의 양을 제어한다. 정속형 압축기(102)에 유입되는 냉매량의 가변 제어는 곧 정속형 압축기(102)의 용량을 가변시키는 것이 된다.That is, the control unit 114 that controls the overall operation of the air conditioner calculates the total of the cooling capacities required in each indoor unit 108, and controls the control signal 114a having a magnitude corresponding to the calculated total of the cooling capacities. The amount of refrigerant flowing into the suction side of the constant speed compressor 102 is controlled through the refrigerant passage 110 by controlling the opening and closing degree of the refrigerant amount control valve 112. Variable control of the amount of refrigerant flowing into the constant speed compressor 102 soon changes the capacity of the constant speed compressor 102.

제어부(114)에서 발생하는 제어 신호(114a)는 듀티비가 가변되는 펄스폭 변 조 신호(PWM)로서, 이 제어 신호(114a)의 듀티비에 비례하여 냉매량 제어 밸브(12)의 개방 시간이 결정된다. 즉 제어 신호(114a)의 듀티비가 크면 냉매량 제어 밸브(112)의 개방 시간이 증가하여 정속형 압축기(102)에 흡입되는 냉매량도 증가하게 된다. 반대로 제어 신호(114a)의 듀티비가 작으면 냉매량 제어 밸브(112)의 개방 시간은 감소하여 정속형 압축기(102)에 흡입되는 냉매량도 감소하게 된다.The control signal 114a generated by the control unit 114 is a pulse width modulation signal PWM whose duty ratio is variable. The opening time of the refrigerant amount control valve 12 is determined in proportion to the duty ratio of the control signal 114a. do. That is, when the duty ratio of the control signal 114a is large, the opening time of the refrigerant amount control valve 112 is increased to increase the amount of refrigerant sucked into the constant speed compressor 102. On the contrary, when the duty ratio of the control signal 114a is small, the opening time of the refrigerant amount control valve 112 is reduced, thereby reducing the amount of refrigerant sucked into the constant speed compressor 102.

따라서 제어부(114)는 실내기(108)에서 요구되는 냉방 능력의 총합이 클수록 제어 신호(114a)의 듀티비를 크게 하여 냉매량 제어 밸브(112)의 개방 시간을 증가시킴으로써 정속형 압축기(102)에 흡입되는 냉매량이 증가하도록 하고, 반대로 실내기(108)에서 요구되는 냉방 능력의 총합이 작을수록 제어 신호(114a)의 듀티비를 작게 하여 냉매량 제어 밸브(112)의 개방 시간을 감소시킴으로써 정속형 압축기(102)에 흡입되는 냉매량이 감소하도록 하여, 이와 같은 제어를 통해 정속형 압축기(102)의 용량을 가변시킨다.Therefore, the control unit 114 increases the duty ratio of the control signal 114a by increasing the total cooling capacity required by the indoor unit 108 to increase the opening time of the refrigerant amount control valve 112 so as to be sucked into the constant speed compressor 102. The amount of refrigerant to be increased is increased, and on the contrary, as the total cooling capacity required by the indoor unit 108 is smaller, the duty ratio of the control signal 114a is reduced, thereby reducing the opening time of the refrigerant amount control valve 112, thereby reducing the constant speed compressor 102. By reducing the amount of refrigerant sucked into), through this control the capacity of the constant speed compressor (102) is varied.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기의 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 냉방을 위해 압축기(102)를 기동하고(202), 각 실내기(108)에서 요구되는 냉방 능력의 총합을 산출한다(204).2 is a flowchart illustrating a control method of an air conditioner according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the compressor 102 is started for cooling (202), and the total cooling capacity required for each indoor unit 108 is calculated (204).

각 실내기(108)에서 요구되는 냉방 능력의 총합을 산출한 결과 정속형 압축기(102)의 전체 용량을 사용할 필요가 없는 부분 부하 운전의 경우에는(206의 “예”) 필요한 냉방 능력에 대응되는 크기의 듀티비를 갖는 제어 신호(114a)를 발생시켜 냉매량 제어 밸브(112)의 개폐 정도를 가변 제어한다(208).As a result of calculating the total cooling capacity required for each indoor unit 108, in the case of partial load operation in which it is not necessary to use the full capacity of the constant speed compressor 102 (“YES” in 206), the size corresponding to the required cooling capacity. A control signal 114a having a duty ratio of 1 is generated to variably control the opening and closing degree of the refrigerant amount control valve 112 (208).

반대로 실내기(108)에서 요구되는 냉방 능력의 총합을 산출한 결과 정속형 압축기(102)의 전체 용량을 사용해야 하는 경우에는(206의 “아니오”) 듀티비가 100%인 제어 신호(114a)를 발생시켜 냉매량 제어 밸브(112)가 완전 개방되도록 하여 정속형 압축기(102)의 전체 용량을 이용할 수 있도록 한다(210).On the contrary, when the total capacity of the cooling capacity required by the indoor unit 108 is calculated and the total capacity of the constant speed compressor 102 is to be used (No in 206), a control signal 114a having a duty ratio of 100% is generated. The refrigerant amount control valve 112 is fully opened to use the full capacity of the constant speed compressor 102 (210).

정속형 압축기(102)의 운전을 통해 필요한 냉방 능력을 발생시켜 각 실내기(108)를 통해 냉방하고자 하는 실내 공간들이 모두 목표 온도에 도달하면(212의 “예”) 정속형 압축기(102)를 정지시켜 냉방을 중단하고, 목표 온도에 도달하지 못한 경우에는(212의 “아니오”) 정속형 압축기(102)의 가변 제어 단계(206)로 복귀하여 냉방 운전을 계속 실시한다.The constant speed compressor 102 is stopped by generating the necessary cooling capability through the operation of the constant speed compressor 102 so that the indoor spaces to be cooled by each indoor unit 108 reach the target temperature (“YES” of 212). If the cooling is stopped, and if the target temperature is not reached (NO in 212), the flow returns to the variable control step 206 of the constant speed compressor 102, and the cooling operation is continued.

공기 조화기가 냉난방 겸용이거나 난방용인 경우에는 실내기에서 요구되는 난방 능력에 따라 냉매량 제어 밸브의 개폐 정도를 제어하여 정속형 압축기의 용량을 가변시킬 수 있다.When the air conditioner is combined with air conditioning or heating, the capacity of the constant speed compressor may be varied by controlling the opening and closing degree of the refrigerant amount control valve according to the heating capability required by the indoor unit.

본 발명은 정속형 압축기의 흡입 측에 냉매량 제어 밸브를 마련하고, 이 냉매량 제어 밸브의 개도 조절을 통해 정속형 압축기의 용량을 가변시킬 수 있도록 한다.The present invention provides a refrigerant amount control valve on the suction side of the constant speed type compressor, so that the capacity of the constant speed type compressor can be varied by adjusting the opening degree of the refrigerant amount control valve.

특히, 정속형 압축기의 외부에 마련되는 장치(냉매량 제어 밸브)를 통해 정속형 압축기의 용량을 가변시키기 때문에 기존의 정속형 압축기를 그대로 사용할 수 있고, 압축기 내부에 장치를 추가함에 따른 비용 및 고장률 상승으로부터 보다 더 자유로운 시스템 구축이 가능하다.In particular, since the capacity of the constant speed compressor is changed through a device (refrigerant control valve) provided outside of the constant speed compressor, the existing constant speed compressor can be used as it is, and the cost and failure rate are increased by adding the device inside the compressor. It is possible to build more free system.

Claims (4)

정속형 압축기와;A constant speed compressor; 응축기와;A condenser; 팽창 장치와;An expansion device; 증발기와;An evaporator; 상기 정속형 압축기와 상기 응축기, 상기 팽창 장치, 상기 증발기를 순서대로 직렬 연결하여 하나의 폐회로가 형성되도록 하는 냉매 유로와;A refrigerant flow path configured to form one closed circuit by connecting the constant speed compressor, the condenser, the expansion device, and the evaporator in series; 상기 증발기의 출구와 상기 압축기의 흡입 측 사이의 상기 냉매 유로 상에 마련되는 냉매량 제어 밸브와;A refrigerant amount control valve provided on the refrigerant passage between the outlet of the evaporator and the suction side of the compressor; 상기 증발기에서 요구되는 냉방 또는 난방 능력의 총합에 따라 듀티비가 결정되는 제어 신호를 발생시켜 상기 제어 신호의 듀티비에 비례하여 상기 냉매량 제어 밸브의 개방 시간이 결정되도록 상기 냉매량 제어 밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 공기 조화기.A control unit for generating a control signal in which a duty ratio is determined according to the sum of cooling or heating capabilities required by the evaporator, and controlling the refrigerant amount control valve to determine an opening time of the refrigerant amount control valve in proportion to the duty ratio of the control signal. Including air conditioner. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 냉매량 제어 밸브가 상기 정속형 압축기의 외부에 마련되는 공기 조화기.And the refrigerant amount control valve is provided outside the constant speed compressor. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 냉매량 제어 밸브가 전자 제어 밸브인 공기 조화기.And the refrigerant amount control valve is an electronic control valve. 정속형 압축기와; 응축기와; 팽창 장치와; 증발기와; 상기 정속형 압축기와 상기 응축기, 상기 팽창 장치, 상기 증발기를 순서대로 직렬 연결하여 하나의 폐회로가 형성되도록 하는 냉매 유로와; 상기 증발기의 출구와 상기 압축기의 흡입 측 사이의 상기 냉매 유로 상에 마련되는 냉매량 제어 밸브를 포함하는 공기 조화기의 제어 방법에 있어서;A constant speed compressor; A condenser; An expansion device; An evaporator; A refrigerant flow path configured to form one closed circuit by connecting the constant speed compressor, the condenser, the expansion device, and the evaporator in series; A control method of an air conditioner including a refrigerant amount control valve provided on said refrigerant passage between an outlet of said evaporator and a suction side of said compressor; 상기 정속형 압축기를 기동하고;Starting the constant speed compressor; 상기 증발기에서 요구되는 냉방 또는 난방 능력의 총합을 산출하며;Calculate a total of cooling or heating capacity required in the evaporator; 상기 증발기에서 요구되는 냉방 또는 난방 능력의 총합에 따라 듀티비가 결정되는 제어 신호를 발생시켜 상기 제어 신호의 듀티비에 비례하여 상기 냉매량 제어 밸브의 개방 시간이 결정되도록 상기 냉매량 제어 밸브를 제어하는 공기 조화기의 제어 방법.An air conditioner for controlling the refrigerant amount control valve to generate a control signal in which the duty ratio is determined according to the sum of cooling or heating capabilities required by the evaporator to determine the opening time of the refrigerant amount control valve in proportion to the duty ratio of the control signal. Qi control method.
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WO2015083983A1 (en) * 2013-12-02 2015-06-11 삼성전자주식회사 Cooling device
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