KR20100062115A - Air conditioner and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매를 압축하는 로딩(Loading)운전과 냉매 압축이 중지되는 언 로딩((Unloading)운전을 수행하는 압축기를 구비하는 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioner and a control method thereof, and more particularly, to an air conditioner including a loading operation for compressing a refrigerant and a compressor for performing an unloading operation in which the refrigerant compression is stopped. And a control method thereof.
공기조화기 일예로, 히트 펌프식 공기조화기는 여름철 냉방뿐만 아니라 겨울철의 난방도 겸할 수 있도록 냉매 사이클에서 냉매의 순환방향을 전환할 수 있도록 구성한 장치이다.Air conditioner As an example, the heat pump type air conditioner is a device configured to switch the circulation direction of the refrigerant in the refrigerant cycle to serve not only in summer cooling but also in winter heating.
히트 펌프식 공기조화기는 냉방운전시 압축기로부터 토출되는 냉매가 실외 열교환기로 흡입되도록 사방밸브를 조절하여 실외 열교환기에서 냉매의 응축이 일어나도록 하고, 응축된 냉매는 실내측 팽창밸브에서 감압된 후 실내 열교환기에서 증발하면서 실내 공기로부터 열을 빼앗아 냉방을 수행하게 된다. 실내 열교환기를 지난 냉매는 사방밸브를 지나 다시 압축기로 흡입되어 압축된다.The heat pump type air conditioner adjusts the four-way valve so that the refrigerant discharged from the compressor is sucked into the outdoor heat exchanger during the cooling operation so that the refrigerant is condensed in the outdoor heat exchanger. The evaporation in the heat exchanger takes the heat from the room air and performs cooling. The refrigerant passing through the indoor heat exchanger is sucked back into the compressor through the four-way valve and compressed.
또한, 난방운전시 압축기에서 토출되는 냉매가 실내 열교환기로 흡입되도록 사방밸브를 조절하여 실내 열교환기에서 냉매의 응축이 일어나면서 실내공기에 열을 공급하여 난방작용이 수행된다. 실내 열교환기를 지난 냉매는 실외측 팽창밸브 에서 감압된 후 실외 열교환기와 사방밸브를 지나 다시 압축기로 흡입된다.In addition, by controlling the four-way valve so that the refrigerant discharged from the compressor is sucked into the indoor heat exchanger during the heating operation, the condensation of the refrigerant occurs in the indoor heat exchanger to supply heat to the indoor air to perform the heating operation. The refrigerant passing through the indoor heat exchanger is depressurized by the outdoor expansion valve and then sucked back into the compressor after passing through the outdoor heat exchanger and the four-way valve.
이러한 히트 펌프식 공기조화기는 실외 열교환기와 실내 열교환기를 연결하는 배관에 리시버(Receiver)를 구비한다. 리시버는 냉매를 저장하는 압력용기로 이루어지며, 시스템에 냉매량이 많은 경우 잉여 냉매를 저장하고 저장된 냉매에서 기상냉매와 액상냉매를 분리하는 역할을 한다.The heat pump type air conditioner includes a receiver in a pipe connecting the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger. The receiver consists of a pressure vessel for storing a refrigerant, and when the amount of refrigerant in the system is large, it stores the excess refrigerant and serves to separate the gaseous and liquid refrigerant from the stored refrigerant.
상기한 리시버를 가진 히트 펌프식 공기조화기에서 실외 열교환기와 리시버사이의 배관에는 팽창밸브(Expansion Valve)와 체크밸브(Check Valve)가 병렬로 설치되어 있다. 냉방운전시 냉매가 팽창밸브를 통과하여 순환하는 경우 압력 강하량이 증가한다. 따라서, 팽창밸브에 체크밸브를 병렬로 연결하여 실외 열교환기에서 나온 냉매가 팽창밸브를 통과하지 않고서도 리시버로 흐를 수 있도록 구성되어 있다. 일예로, 냉방운전시에는 팽창밸브를 폐쇄시켜 냉매가 체크밸브만을 통과하여 흐르게 하고, 난방운전시에는 냉매 흐름이 반대가 되므로 팽창밸브를 열어 냉매가 체크밸브를 통과하여 흐르지 못하고 팽창밸브만을 통과하여 흐르게 한다.In the heat pump type air conditioner having the above-mentioned receiver, an expansion valve and an check valve are installed in parallel between the outdoor heat exchanger and the receiver. When the refrigerant circulates through the expansion valve during the cooling operation, the pressure drop increases. Therefore, the check valve is connected to the expansion valve in parallel so that the refrigerant from the outdoor heat exchanger can flow to the receiver without passing through the expansion valve. For example, during the cooling operation, the expansion valve is closed to allow the refrigerant to flow through only the check valve, and during the heating operation, the refrigerant flows to the opposite side. Therefore, the expansion valve is opened so that the refrigerant does not flow through the check valve and passes only through the expansion valve. Let it flow
최근에는 상기한 구성을 갖는 히트 펌프식 공기조화기에 에너지효율을 향상시키기 위하여 용량 가변형 압축기가 사용되고 있다. 용량가변형 압축기에는 회전수 가변방식과 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation ; PWM)방식이 주로 사용된다. PWM 방식의 압축기는 냉매가 압축되는 로딩 시간과 냉매 압축이 중지되는 언 로딩(Unloading) 시간을 결정하는 듀티제어신호에 따라 압축기의 능력이 가변된다.Recently, a variable displacement compressor has been used to improve energy efficiency in a heat pump type air conditioner having the above-described configuration. The variable speed compressor is mainly used for variable speed rotation and pulse width modulation (PWM). In the PWM compressor, the capacity of the compressor is changed according to a duty control signal for determining a loading time when the refrigerant is compressed and an unloading time when the refrigerant is stopped.
상기한 PWM 방식의 압축기, 리시버, 팽창밸브 및 체크밸브를 구비한 히트 펌프식 공기조화기의 경우, 냉방운전시 압축기가 로딩운전하여 냉매가 압축되는 경 우, 압축기로부터 토출된 고온 고압의 냉매가 실외 열교환기, 체크밸브 및 리시버의 순서로 흐린다. 냉매가 압축되고 있는 동안에는 리시버라는 압력용기 속에 압력이 가해지므로 체크밸브를 기준으로 실외 열교환기측의 압력이 높고 리시버 측의 압력은 상대적으로 낮다.In the case of the heat pump type air conditioner including the PWM compressor, the receiver, the expansion valve, and the check valve, when the compressor is loaded during the cooling operation and the refrigerant is compressed, the high temperature and high pressure refrigerant discharged from the compressor Blur in order of outdoor heat exchanger, check valve and receiver. While the refrigerant is being compressed, pressure is applied to the pressure vessel called the receiver, so the pressure on the outdoor heat exchanger side is high and the pressure on the receiver side is relatively low relative to the check valve.
한편, 압축기가 로딩 운전에서 언 로딩운전으로 변경되어 냉매 압축이 중지되는 경우, 냉매 압축이 중지되는 동안에는 리시버에 가해진 압력은 남아 있으므로 리시버측의 압력은 높고 실외 열교환기측의 압력은 상대적으로 낮아지게 된다. 따라서, 체크밸브를 기준으로 리시버측의 압력이 실외 열교환기측의 압력보다 높아지게 된다. 즉, 압축기가 냉매를 압축하다가 냉매 압축을 중지하는 순간 체크밸브를 기준으로 체크밸브 양단의 압력이 역전되게 된다. 이로 인해서 체크밸브 내부의 슬라이드 등의 이동체가 떨리게 되어(Chattering) 체크밸브에 충격이 가해지고, 소음도 발생하게 된다.On the other hand, when the compressor is changed from the loading operation to the unloading operation and the refrigerant compression is stopped, the pressure applied to the receiver remains while the refrigerant compression is stopped, so that the pressure at the receiver is high and the pressure at the outdoor heat exchanger is relatively low. . Therefore, the pressure at the receiver side becomes higher than the pressure at the outdoor heat exchanger side based on the check valve. That is, the pressure of both ends of the check valve is reversed based on the check valve at the moment the compressor stops compressing the refrigerant while compressing the refrigerant. As a result, a moving object such as a slide in the check valve is shaken (Chattering), the shock is applied to the check valve, and noise is generated.
본 발명의 일측면은 냉방운전시 실외 열교환기와 리시버를 연결하는 배관에 마련된 체크밸브의 양단 압력이 역전되는 경우, 냉매가 리시버에서 체크밸브를 우회하여 실외 열교환기로 흐르게 하여 리시버측의 압력이 낮아지게 하는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.One side of the present invention is that if the pressure at both ends of the check valve provided in the pipe connecting the outdoor heat exchanger and the receiver during the cooling operation is reversed, the refrigerant bypasses the check valve in the receiver to flow to the outdoor heat exchanger to lower the pressure on the receiver side It is to provide an air conditioner and a control method thereof.
이를 위해 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기는 실외 열교환기와 실내 열교환기를 순환하는 냉매 중 일부가 저장되는 리시버를 구비하는 공기조화기에 있어서, 상기 실외 열교환기와 리시버를 연결하는 배관에 설치되어 냉매가 상기 실외 열교환기에서 상기 리시버로의 방향으로 흐르게 하는 체크밸브와, 상기 체크밸브와 병렬 연결된 냉매밸브와, 냉방운전시 상기 체크밸브의 양단 압력이 역전되는 경우, 상기 냉매밸브를 개방시켜 상기 리시버측의 압력이 낮아지게 하는 제어부를 포함한다.To this end, an air conditioner according to an embodiment of the present invention is an air conditioner having a receiver in which a part of a refrigerant circulating an outdoor heat exchanger and an indoor heat exchanger is stored, the refrigerant being installed in a pipe connecting the outdoor heat exchanger and the receiver. A check valve which flows in the direction from the outdoor heat exchanger to the receiver, a refrigerant valve connected in parallel with the check valve, and when the pressures at both ends of the check valve are reversed during cooling operation, the refrigerant valve is opened to open the receiver side. It includes a control unit to lower the pressure of.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법은 냉매가 압축되는 로딩운전과 냉매 압축이 중지되는 언 로딩운전을 수행하는 압축기와, 실외 열교환기와 실내 열교환기를 순환하는 냉매 일부가 저장되는 리시버와, 상기 실외 열교환기와 리시버를 연결하는 배관에 설치되어 냉매가 상기 실외 열교환기에서 상기 리시버로의 방향으로 흐르게 하는 체크밸브와, 상기 체크밸브와 병렬 연결된 냉매밸브를 구비한 공기조화기의 제어방법에 있어서, 냉방운전시 상기 압축기가 상기 로딩운전에서 상기 언 로딩운전으로 변경되는지를 판단하고, 상기 압축기가 상기 로딩운전에서 상기 언 로딩운전으로 변경되는 경우 상기 냉매밸브를 개방시켜 상기 리시버측의 압력이 낮아지게 하는 것을 포함한다.In addition, the control method of the air conditioner according to another embodiment of the present invention includes a compressor for performing a loading operation in which the refrigerant is compressed and an unloading operation in which the refrigerant compression is stopped, and a portion of the refrigerant circulating the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger are stored. And a check valve installed in a pipe connecting the outdoor heat exchanger and the receiver, the refrigerant flowing in the direction from the outdoor heat exchanger to the receiver, and a refrigerant valve connected in parallel with the check valve. In the control method, during the cooling operation, it is determined whether the compressor is changed from the loading operation to the unloading operation, and when the compressor is changed from the loading operation to the unloading operation, the refrigerant valve is opened to open the receiver side. It is to lower the pressure of.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법은 냉매가 압축되는 로딩운전과 냉매 압축이 중지되는 언 로딩운전을 수행하는 압축기와, 실외 열교환기와 실내 열교환기를 순환하는 냉매 일부가 저장되는 리시버와, 상기 실외 열교환기와 상기 리시버를 연결하는 배관에 설치되어 냉매가 상기 실외 열교환기에서 상기 리시버로의 방향으로 흐르게 하는 체크밸브와, 상기 체크밸브와 병렬 연결된 냉매밸브를 구비한 공기조화기의 제어방법에 있어서, 냉방운전시 상기 압축기가 상기 로딩운전만을 수행하는 전체부하 운전에서 상기 로딩운전 및 상기 언 로딩운전을 반복하는 부분부하 운전으로 변경되는지를 판단하고, 상기 압축기가 상기 전체부하 운전에서 상기 부분부하 운전으로 변경되는 경우, 상기 냉매밸브를 개방시켜 상기 리시버측의 압력이 낮아지게 하는 것을 포함한다.In addition, the control method of the air conditioner according to another embodiment of the present invention includes a compressor for performing a loading operation in which the refrigerant is compressed and an unloading operation in which the refrigerant compression is stopped, a part of the refrigerant circulating the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger An air conditioner having a stored receiver, a check valve installed in a pipe connecting the outdoor heat exchanger and the receiver to allow a refrigerant to flow in the direction from the outdoor heat exchanger to the receiver, and a refrigerant valve connected in parallel with the check valve In the control method of the present invention, during the cooling operation, it is determined whether the compressor is changed from a full load operation in which only the loading operation is performed to a partial load operation in which the loading operation and the unloading operation are repeated, and the compressor is at the full load. When changing from the operation to the partial load operation, opening the refrigerant valve It involves the lowered pressure of the side.
이상에서 설명한 본 발명의 일실시예에 따르면, 냉방운전시 압축기가 로딩운전에서 언 로딩운전으로 변경되는 등에 의해 냉방운전시 실외 열교환기와 리시버를 연결하는 배관에 마련된 체크밸브의 양단 압력이 역전되는 경우, 냉매가 리시버에서 체크밸브를 우회하여 실외 열교환기로 흐르게 하여 리시버측의 압력이 낮아지게 함으로써 체크밸브의 떨림을 개선하여 체크밸브의 손상 및 밸브 소음을 줄일 수 있다.According to an embodiment of the present invention described above, when the pressure in both ends of the check valve provided in the pipe connecting the outdoor heat exchanger and the receiver during the cooling operation is reversed due to the compressor is changed from the loading operation to the unloading operation during the cooling operation. In addition, the refrigerant bypasses the check valve in the receiver and flows to the outdoor heat exchanger, thereby lowering the pressure on the receiver side, thereby improving vibration of the check valve and reducing damage to the check valve and valve noise.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 냉매사이클을 나타내고 있 다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기는 실외기(A)와 실내기(B)를 포함한다.1 shows a refrigerant cycle of an air conditioner according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 1, the air conditioner according to an embodiment of the present invention includes an outdoor unit (A) and the indoor unit (B).
실외기(A)는 압축기(10), 사방밸브(11), 실외 열교환기(12), 실외팬(13), 실외측 팽창밸브(16), 체크밸브(18), 리시버(14) 및 어큐뮬레이터(19)를 구비한다.The outdoor unit A includes a
사방밸브(11)는 압축기(10)에서 토출되는 냉매의 흐름을 냉방모드 또는 난방모드로 절환시킨다.The four-
실외 열교환기(12)는 냉매가 통과하면서 실외공기와 열 교환한다. 실외 열교환기(12)는 냉방운전시 응축기로 기능하여 냉매가 방열을 통해 응축되도록 하고, 난방운전시 증발기로 기능하여 냉매가 흡열을 통해 증발되도록 한다.The outdoor heat exchanger 12 exchanges heat with outdoor air while the refrigerant passes therethrough. The outdoor heat exchanger 12 functions as a condenser during the cooling operation to allow the refrigerant to condense through heat dissipation, and functions as an evaporator during the heating operation to allow the refrigerant to evaporate through the endotherm.
실외팬(13)은 실외공기와 냉매의 열 교환을 위해 실외공기를 실외 열교환기(12)에 송풍한다.The
체크밸브(18)는 실외 열교환기(12)와 리시버(14)를 연결하는 냉매배관(17)에 설치된다. 체크밸브(18)는 냉매를 일 방향으로만 흐르게 하는 밸브이다. 즉, 체크밸브(18)은 실외 열교환기(12)에서 리시버(14)로의 냉매 흐름은 통과시키고, 리시버(14)에서 실외 열교환기(12)로의 냉매 흐름은 통과시키지 않는다.The
실외측 팽창밸브(16)는 실외 열교환기(12)와 리시버(14)를 연결하는 냉매배관(17)을 바이패스하는 바이패스배관(15)에 설치된다. 실외측 팽창밸브(16)는 통상 냉방 운전하는 동안에는 폐쇄되고 난방 운전하는 동안에는 개방된다. 실외측 팽창밸브(16)는 외부신호에 의해 개도량이 조절되는 전자식 팽창밸브이다.The outdoor
따라서, 냉방 운전시 실외 열교환기(12)를 통과한 냉매는 체크밸브(18)를 통 과하여 리시버(14)로 흐르고, 난방운전시에는 리시버(14)를 통과한 냉매가 실외측 팽창밸브(16)를 통과하여 실외 열교환기(16)로 흐르게 된다.Therefore, the refrigerant passing through the
리시버(14)는 실외 열교환기(12)와 실내 열교환기(21)를 순환하는 냉매 중 일부 냉매를 저장한다. 리시버(14)에서는 냉매가 기상냉매와 액상냉매로 분리된다.The
어큐뮬레이터(19)는 압축기(10)의 흡입측으로 유입되는 냉매에서 기상냉매와 액상냉매를 분리한다.The
또한, 실내기(B)는 실내측 팽창밸브(20), 실내 열교환기(21) 및 실내팬(22)을 구비한다.In addition, the indoor unit B includes an
실내 열교환기(21)는 냉매가 통과하면서 실내공기와 열 교환한다. 실내 열교환기(21)는 냉방운전시 증발기로 기능하여 냉매가 흡열을 통해 증발되도록 하고, 난방운전시 응축기로 기능하여 냉매가 방열을 통해 응축되도록 한다.The indoor heat exchanger 21 exchanges heat with indoor air while the refrigerant passes. The
실내팬(22)은 실내공기와 냉매의 열 교환을 위해 실내공기를 실내 열교환기(21)에 송풍한다.The
실내측 팽창밸브(20)는 실내 열교환기(21)로 유입되는 냉매를 감압한다.The
본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기는 실외기(A)에 설치된 사방밸브(11)를 제어하여 냉매 흐름을 바꾸어 난방운전 또는 냉방운전을 수행한다.An air conditioner according to an embodiment of the present invention controls the four-
냉방운전시 냉매는 실선 화살표 방향으로 흐르게 된다. 즉, 압축기(10)로부터 토출되는 고온 고압의 냉매는 실외 열교환기(12)를 통과하면서 응축된다. 실외 열교환기(12)를 지난 냉매는 체크밸브(18)를 통과한 후 리시버(14)를 통과하면서 잉여 냉매는 리시버(14)에 저장된다. 리시버(14)를 지난 냉매는 실내측 팽창밸 브(20)에서 감압된 후 실내 열교환기(21)에서 증발하면서 실내 공기로부터 열을 빼앗아 냉방을 수행하게 된다. 실내 열교환기(21)를 지난 냉매는 사방밸브(11)와 어큐뮬레이터(19)를 지나 다시 압축기(10)로 흡입되어 압축된다.In the cooling operation, the coolant flows in the direction of the solid arrow. That is, the high temperature and high pressure refrigerant discharged from the
한편, 난방운전시 냉매는 점선 화살표 방향으로 흐르게 된다. 즉, 압축기(10)로부터 토출되는 고온 고압의 냉매는 실내 열교환기(21)에서 응축되면서 실내 공기에 열을 방출하여 난방을 수행하게 된다. 실내 열교환기(21)를 지난 냉매는 리시버(14)를 지나 실외측 팽창밸브(16)에서 감압된 후 실외 열교환기(12)를 통과하면서 실외공기로부터 열을 빼앗아 증발된다. 실외 열교환기(12)를 지난 냉매는 사방밸브(11)와 어큐뮬레이터(19)를 지나 다시 압축기(10)로 흡입되어 압축된다.Meanwhile, during the heating operation, the refrigerant flows in the direction of the dotted arrow. That is, the high temperature and high pressure refrigerant discharged from the
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기에 적용된 압축기의 로딩 상태와 언 로딩상태를 나타낸 것이다.2 and 3 show the loading and unloading state of the compressor applied to the air conditioner according to an embodiment of the present invention.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기에 적용된 압축기로는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation ; PWM)방식으로 제어되는 용량가변형 압축기(10)가 사용된다.2 and 3, the compressor applied to the air conditioner according to an embodiment of the present invention is a variable displacement compressor (10) controlled by a pulse width modulation (PWM) method.
압축기(10)는 흡입구(31)와 토출구(32)가 마련된 케이싱(30)과, 이 케이싱(30) 내부에 설치된 모터(33)와, 이 모터(33)의 회전력을 받아 회전하는 선회스크롤(34)과, 선회스크롤(34)과의 사이에 압축실(35)을 형성하는 고정스크롤(36)을 구비한다.The
케이싱(30)에는 고정스크롤(36)의 상측과 흡입구(31)를 연결하는 바이패스관(37)이 설치되고, 이 바이패스관(37)에는 솔레노이드 밸브 형태의 PWM(Pulse Width Modulated)밸브(10a)가 설치된다.The
도 2는 PWM밸브(10a)가 오프되어 바이패스관(37)을 막고 있는 상태를 도시한 것으로, 이 상태에서는 압축기(10)는 압축된 냉매를 토출한다. 이러한 상태를 로딩이라 하고 이때 압축기(10)는 100%의 용량으로 운전한다. PWM밸브(10a)가 오프되어 압축기(10)가 냉매를 압축하는 것을 압축기(10)의 로딩운전이라 한다.2 shows a state where the
도 3은 PWM밸브(10a)가 온 되어 바이패스관(37)을 열고 있는 상태를 도시한 것으로, 이때 냉매는 압축기(10)에서 토출되지 않는다. 이러한 상태를 언 로딩이라 하고 압축기(10)는 0%의 용량으로 운전하게 된다. PWM밸브(10a)가 온 되어 압축기(10)가 냉매 압축을 중지하는 것을 압축기의 언 로딩운전이라 한다.FIG. 3 illustrates a state in which the
압축기(10)가 로딩운전하든 언 로딩운전하든 압축기(10)에는 전원이 공급되고 모터(33)는 일정한 속도로 회전한다. 압축기(10)에 전원공급이 차단되면 모터(33)는 회전하지 않고 압축기(10)의 운전은 정지된다.Whether the
따라서, 압축기(10)는, 냉매가 토출하는 로딩 시간과 냉매 토출이 중지되는 언로딩 시간을 결정하는 듀티제어신호에 따라 제어되는 PWM밸브(10a)에 의해 능력이 가변된다. 이때, 압축기(10)는 예를 들면 한 주기를 20초라고 할 때, 일정시간 동안(일예로 13초) 냉매를 압축하는 압축일을 하고 나머지 시간 동안은 압축일을 하지 않는다. 압축일을 하는 동안은 소비전력이 소모되고 냉매가 압축되지만, 압축일을 하지 않는 동안에는 소비전력이 대폭 감소되고 냉매가 압축되지 않는다. 이런 방식으로 압축기(10)가 압축일을 하는 로딩 시간과 압축일을 하지 않는 언 로딩시간을 조절하여 시스템에 용량을 가변하여 운전을 하게 된다.Therefore, the
상술한 바와 같이, 냉방운전시 압축기(10)에서 토출된 고온 고압의 냉매가 실외 열교환기(12), 체크밸브(18) 및 리시버(14)의 순서로 흐리고 있는 상태에서 압축기(10)가 로딩 운전에서 언 로딩운전으로 변경하면 압축기가 냉매를 압축하고 있다가 냉매 압축을 중지하는 순간에 체크밸브(18)를 기준으로 체크밸브(18)의 양단의 압력이 역전되게 된다. 이로 인해, 체크밸브(18) 내의 슬라이드 등의 이동체가 떨려서 체크밸브(18)에 충격이 가해지고, 소음도 발생한다.As described above, the
따라서, 본 발명의 일실시예에서는 냉방운전시 체크밸브(18)의 양단의 압력이 역전되는 경우, 실외측 팽창밸브(16)의 개도량을 조절하여 냉매가 리시버(14)측에서 체크밸브(18)을 우회하여 실외 열교환기(12)측으로 흐르도록 함으로써 리시버(14)측의 압력이 낮아지게 한다.Therefore, in one embodiment of the present invention, when the pressure at both ends of the
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 개략적인 제어블록도를 나타낸 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기는 전반적인 제어를 수행하는 제어부(60)를 구비한다.Figure 4 shows a schematic control block diagram of an air conditioner according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 4, the air conditioner according to an embodiment of the present invention includes a
제어부(60)의 입력측에는 사용자로부터 명령을 입력받기 위한 입력부(40)와 공기조화기의 각종 센서들로 이루어진 센서부(50)가 전기적으로 연결된다.An
제어부(60)의 출력측에는 사방밸브(11), 압축기(10), PWM밸브(10a), 실외측 팽창밸브(16) 등이 전기적으로 연결된다.The four-
제어부(60)는 냉방운전시 체크밸브(18)의 양단의 압력이 역전되는 경우, 실외측 팽창밸브(16)의 개도량을 조절하여 리시버(14)측의 압력이 낮아지게 한다. 특히 제어부(60)는 냉방운전시 압축기(10)가 로딩운전에서 언 로딩운전으로 변경되는 경우, 실외측 팽창밸브(16)를 개방하여 냉매가 리시버(14)에서 체크밸브(18)를 우회하여 실외 열교환기(12)측으로 흐르게 함으로써 리시버(14)측의 압력이 낮아지게 하여 체크밸브(18)의 떨림으로 인한 손상 및 밸브 소음을 개선한다. 이때, 제어부는 실외측 팽창밸브(16)를 개방할 때 50% 이하로 개방한다. 실외측 팽창밸브(16)를 개도량 50%를 초과하게 개방하면, 50% 이하로 개방할 때보다 상대적으로 많은 냉매량이 리시버(14)측에서 실외 열교환기(12)측으로 역류되기 때문에 압축기(10)의 토출측 온도가 저하되고 냉매 순환량이 감소되어 냉방능력이 상대적으로 떨어진다. 따라서, 실외측 전동팽창밸브(16)의 개도량을 50% 이하로 개방한다.When the pressure at both ends of the
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 제어방법에 대한 제어흐름도를 나타낸 것이다. 도 5를 참조하면, 먼저, 제어부(60)는 실내기(B)로부터 냉방요구능력을 수신한다(S100).Figure 5 shows a control flow chart for the control method of the air conditioner according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, first, the
그리고, 제어부(60)는 압축기(10)에 전원을 공급하여 압축기(10)를 온 시켜 냉방운전을 수행한다(S110). 이때, 제어부(60)는 실외측 전동팽창밸브(16)는 폐쇄시킨다.Then, the
냉방운전을 수행함과 함께 제어부(60)는 실내기(B)로부터 수신된 냉방요구능력에 따라 압축기(10)의 로딩시간과 언 로딩시간을 결정한다(S120).In addition to performing the cooling operation, the
압축기(10)의 로딩시간과 언 로딩시간을 결정한 후 제어부(60)는 결정된 압축기(10)의 로딩시간에 따라 압축기(10)를 로딩 운전시킨다(S130). 이때, 제어부(60)는 PWM밸브(10a)를 오프시켜 압축기에서 냉매가 압축되도록 한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 냉방운전시 냉매는 실선 화살표 방향으로 흐르게 된다. 압축 기(10)로부터 토출되는 고온 고압의 냉매는 실외 열교환기(12)를 통과하면서 응축된다. 실외 열교환기(12)를 지난 냉매는 체크밸브(18)를 통과한 후 리시버(14)를 통과하면서 냉매 일부가 리시버(14)에 저장된다. 리시버(14)를 지난 냉매는 실내측 팽창밸브(20)에서 감압된 후 실내 열교환기(21)에서 증발하면서 실내 공기로부터 열을 빼앗아 냉방을 수행하게 된다. 실내 열교환기(21)를 지난 냉매는 사방밸브(11)와 어큐뮬레이터(19)를 지나 다시 압축기(10)로 흡입되어 압축된다. 냉매가 압축되고 있는 동안에는 리시버(14) 내에 냉매압력이 가해지므로 체크밸브(18)를 기준으로 실외 열교환기(12)측의 압력이 리시버(14) 측의 압력보다 상대적으로 높다.After determining the loading time and the unloading time of the
압축기(10)를 로딩운전한 후 압축기(10)의 로딩시간이 경과하였는지를 판단한다(S140). 만약, 압축기(10)의 로딩시간이 경과하지 않으면, 작동모드 S130으로 이동하여 이하의 단계를 수행한다.After the loading operation of the
한편, 압축기(10)의 로딩시간이 경과하였으면, 제어부(60)는 압축기(10)를 로딩운전에서 언 로딩운전으로 변경하여 운전한다(S150). 이때, 제어부(60)는 PWM밸브(10a)를 온 시켜 압축기(10)에서 냉매 압축이 중지되도록 한다. 압축기가 로딩 운전에서 언 로딩운전으로 변경되어 냉매 압축이 중지되는 경우, 냉매 압축이 중지되는 동안에는 리시버(14)에 가해진 냉매 압력은 남아 있으므로 체크밸브(14)를 기준으로 리시버(14)측의 압력이 실외 열교환기(12)측의 압력보다 상대적으로 높다. 따라서, 압축기(10)가 냉매를 압축하다가 냉매 압축을 중지하는 경우 체크밸브(18)를 기준으로 체크밸브(18)의 양단압력이 점차 역전되게 된다.On the other hand, if the loading time of the
압축기(10)를 언 로딩운전 함과 함께 제어부(60)는 실외측 팽창밸브(16)를 개방시킨다(S160). 도 7에 도시된 바와 같이, 실외측 팽창밸브(16)를 개방시키면, 리시버(14)측의 압력이 실외 열교환기(12)측의 압력보다 상대적으로 높더라도 냉매가 리시버(14)측에서 체크밸브(18)를 우회하여 실외 열교환기(12)측으로 흐르게 되므로 리시버(14)측의 압력이 낮아지게 되어 체크밸브(18)의 손상 및 밸브소음을 개선할 수 있다. 이때, 제어부(60)는 실외측 팽창밸브(16)의 개도량을 조절하여 개도량을 50%이하로 개방한다. 실외측 팽창밸브(16)를 개도량 50%를 초과하게 개방하는 경우, 50% 이하로 개방할 때보다 상대적으로 많은 냉매량이 리시버(14)측에서 실외 열교환기(12)측으로 역류되기 때문에 압축기(10)의 토출측 온도가 저하되고 냉매 순환량이 감소되어 냉방능력이 떨어질 수 있다. 따라서, 실외측 전동팽창밸브(16)의 개도량을 50% 이하로 개방한다.In addition to unloading the
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기에서 압축기가 로딩운전 및 언 로딩운전을 하는 동안 실외측 팽창밸브의 밸브제어 및 체크밸브 양단의 압력변화를 나타내고 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 압축기(10)가 로딩운전에서 언 로딩운전으로 변경되는 경우, 압축기(10)가 로딩운전에서 언 로딩운전으로 변경되는 시점에 실외측 팽창밸브(16)를 개방시킨다. 일예로, 실외측 팽창밸브(16)를 개도량 50%로 개방시킨다. 이때, 실외측 팽창밸브(16)가 폐쇄되어 있다면, 압축기(10)의 로딩운전구간동안에는 실외 열교환기(12)측의 제1 압력(P1)이 리시버(14)측의 제2 압력(P2)보다 높은 압력상태를 유지하고, 압축기(10)의 언 로딩운전구간동안에는 리시버(14)측의 제2 압력(P2)이 실외 열교환기(12)측의 제1 압력(P1)보다 높은 압력 상태를 유지한다. 압축기(10)가 로딩운전 하다가 언 로딩운전으로 변경될 때 실외측 팽창밸브(16)을 개방시키면, 언 로딩운전 초기에는 리시버(14)측의 제2 압력(P2)이 실외 열교환기(12)측의 제1 압력(P1)보다 높은 압력상태이다가 시간이 지남에 따라 점차 낮아져 실외 열교환기(12)측의 제1 압력(P1)보다 낮거나 동일하게 된다. 이때, 리시버(14)측의 제2 압력(P2)은 체크밸브(18)의 손상 및 밸브소음을 유발하지 않는 범위에서 실외 열교환기(12)측의 제1 압력(P1)보다 약간 높을 수도 있다. 실외측 팽창밸브(16)가 개방된 초기에는 리시버(14)측의 제2 압력(P2)이 실외 열교환기(12)측의 제1 압력(P1)보다 높기 때문에 냉매가 리시버(14)측에서 체크밸브(18)를 우회하여 실외 열교환기(12)측으로 흘러 리시버(14)측의 압력이 점차 낮아지게 된다.FIG. 8 illustrates pressure changes at both ends of the valve control and the check valve of the expansion valve during the loading operation and the unloading operation of the compressor in the air conditioner according to the exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, when the
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 실외측 팽창밸브(16)는 압축기(10)가 로딩운전에서 언 로딩운전으로 변경되는 시점에 개방된다. 그리고, 실외측 팽창밸브(16)는 압축기(10)가 언 로딩운전에서 로딩운전으로 변경되는 시점에 폐쇄될 수 있다. 하지만, 이렇게 되면 압축기(10)가 일정한 주기로 로딩운전과 언 로딩운전을 반복하는 파트 운전(부분부하운전)구간동안 실외측 팽창밸브(16)가 계속해서 개방되었다가 폐쇄되었다를 반복하게 된다. 실외측 팽창밸브(16)는 개도량이 조절되는 밸브로서 밸브 특성상 단순한 온/오프방식의 밸브보다 밸브를 열었다 닫았다하는 데 시간이 많이 소요된다. 따라서, 압축기(10)가 언 로딩운전에서 로딩운전으로 변경되더라도 그 즉시 실외측 팽창밸브(16)를 폐쇄시키지 않고, 압축기(10)가 로딩운전과 언 로딩운전을 반복하는 압축기(10)의 파트 운전(부분부하 운전)구간이 종료 된 후에 폐쇄시킨다.As shown in Figs. 8 and 9, the
도 9에 도시된 바와 같이, 압축기(10)가 로딩운전만으로 운전되는 압축기(10)의 풀 운전(전체 부하운전)구간에서 압축기(10)가 로딩운전과 언로딩운전을 반복하는 압축기(10)의 파트 운전(부분 부하운전)구간으로 전환되는 경우 실외측 팽창밸브(16)를 개방시키고, 압축기(10)의 파트 운전(부분 부하운전)구간이 종료되는 경우, 실외측 팽창밸브(16)를 폐쇄시킨다.As shown in FIG. 9, the
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 냉매 사이클을 나타내고 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기는 실외기(A)와 실내기(B)를 포함한다.10 shows a refrigerant cycle of the air conditioner according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, the air conditioner according to another embodiment of the present invention includes an outdoor unit A and an indoor unit B. FIG.
실외기(A)는 압축기(10), 실외 열교환기(12), 실외팬(13), 냉매밸브(16'), 체크밸브, 체크밸브(18), 리시버(14) 및 어큐뮬레이터(19)를 구비한다.The outdoor unit A includes a
압축기(10)는 PWM밸브(10a)가 오프되면 냉매를 압축하고 PWM밸브(10a)가 온 되면 냉매 압축을 중지한다.The
체크밸브(18)는 실외 열교환기(12)와 리시버(14)를 연결하는 냉매배관(17)에 설치된다. 체크밸브(18)는 냉매를 일 방향으로만 흐르게 하는 밸브이다. 즉, 체크밸브(18)는 실외 열교환기(12)에서 리시버(14)로의 냉매 흐름은 통과시키고, 리시버(14)에서 실외 열교환기(12)로의 냉매 흐름은 통과시키지 않는다.The
냉매밸브(16')는 실외 열교환기(12)와 리시버(14)를 연결하는 냉매배관(17)을 바이패스하는 바이패스배관(15)에 설치된다. 냉매밸브(16)는 완전폐쇄 혹은 완전개방되는 온 또는 오프밸브이다.The
냉방운전시 냉매가 압축되는 압축기의 로딩운전동안에는 냉매는 실선 화살표 방향으로 흐르게 된다. 즉, 압축기(10)로부터 토출되는 고온 고압의 냉매는 실외 열교환기(12)를 통과하면서 응축된다. 실외 열교환기(12)를 지난 냉매는 체크밸브(18)를 통과한 후 리시버(14)를 통과하면서 일부 냉매는 리시버(14)에 저장된다. 리시버(14)를 지난 냉매는 실내측 팽창밸브(20)에서 감압된 후 실내 열교환기(21)에서 증발하면서 실내 공기로부터 열을 빼앗아 냉방을 수행하게 된다. 실내 열교환기(21)를 지난 냉매는 어큐뮬레이터(19)를 지나 다시 압축기(10)로 흡입되어 압축된다.During the loading operation of the compressor in which the refrigerant is compressed during the cooling operation, the refrigerant flows in the solid arrow direction. That is, the high temperature and high pressure refrigerant discharged from the
도 11에 도시된 바와 같이, 압축기(10)가 로딩운전하는 동안에는 냉매밸브(16')가 오프되어 냉매밸브(16')가 폐쇄되고, 압축기(10)가 언 로딩운전하는 동안에는 냉매밸브(16')가 온 되어 냉매밸브(16')가 개방된다. 이에 따라, 냉매가 리시버(14)에서 체크밸브(18)를 우회하여 실외 열교환기(12)측으로 흐른다. 이로 인해, 리시버(14)측의 압력이 낮아지게 되어 체크밸브(18)의 떨림이 개선됨으로써 체크밸브(18)의 손상 및 밸브 소음을 개선할 수 있다.As shown in FIG. 11, the
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 냉매사이클도이다.1 is a refrigerant cycle diagram of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기에 적용된 압축기의 로딩 상태를 보인 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a loading state of the compressor applied to the air conditioner according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기에 적용된 압축기의 언 로딩 상태를 보인 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing an unloading state of a compressor applied to an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 개략적인 제어블록도이다.4 is a schematic control block diagram of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 제어방법에 대한 제어흐름도이다.5 is a control flowchart of a control method of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기에서 압축기가 로딩운전하는 경우의 냉매 흐름을 보인 도면이다.FIG. 6 is a view illustrating a refrigerant flow when a compressor is loaded and operated in an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기에서 압축기가 언 로딩운전하는 경우의 냉매 흐름을 보인 도면이다.7 is a view showing a refrigerant flow when the compressor unloading operation in the air conditioner according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기에서 압축기가 로딩운전 및 언 로딩운전을 하는 동안 실외측 팽창밸브의 밸브제어 및 체크밸브 양단의 압력변화를 보인 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing pressure changes at both ends of the valve control and check valve of the expansion valve during the loading operation and the unloading operation of the compressor in the air conditioner according to the exemplary embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기에서 실외측 팽창밸브의 개방시간을 설명하기 위한 타이밍도이다.FIG. 9 is a timing diagram illustrating an opening time of an outdoor expansion valve in an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 냉매사이클도이다.10 is a refrigerant cycle diagram of an air conditioner according to another embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기에서 압축기가 로딩운전에 서 언 로딩운전으로 변경될 때마다 냉매밸브를 제어하는 것을 설명하기 위한 제어타이밍도이다.11 is a control timing diagram for explaining the control of the refrigerant valve whenever the compressor is changed from the loading operation to the unloading operation in the air conditioner according to another embodiment of the present invention.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*[Description of the Reference Numerals]
10 : 압축기 10a: PWM밸브10:
11 : 사방밸브 12 : 실외 열교환기11: four-way valve 12: outdoor heat exchanger
14 : 리시버 15 : 바이패스배관14: Receiver 15: Bypass piping
16 : 실외측 팽창밸브 17 : 냉매배관16: outdoor expansion valve 17: refrigerant piping
18 : 체크밸브 20 : 실내측 팽창밸브18: check valve 20: indoor expansion valve
21 : 실내 열교환기 60 : 제어부21: indoor heat exchanger 60: control unit
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