KR101329752B1 - 공기조화 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 운전변수값이 정상운전범위를 벗어나면, 인젝션 밸브를 차폐시킴으로써, 압축기로 액상의 냉매가 인젝션되는 것이 방지되어, 시스템의 안정성이 향상될 수 있다.
공기조화시스템, 상분리기, 인젝션, 냉매, 밸브, 과열도, 중간압
Description
본 발명은 공기조화시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시스템의 성능 및 안정성이 향상될 수 있는 공기조화시스템에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화시스템은 냉매를 압축, 응축, 팽창, 증발시키는 과정을 수행하여, 실내 공간을 냉방 또는 난방시키는 장치이다.
상기 공기조화시스템은 실외기에 1대의 실내기가 연결되는 통상적인 공기조화시스템과, 실외기에 복수개의 실내기가 연결되는 멀티 공기조화시스템으로 구분된다. 또한, 상기 공기조화시스템은 냉매사이클을 일방향으로만 가동하여 실내에 냉기만을 공급하는 냉방시스템과, 냉매사이클을 양방향으로 가동하여 실내에 냉기 또는 온기를 공급할 수 있는 냉난방시스템으로 구분된다.
상기 공기조화시스템은 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기를 포함한다. 상기 압축기에서 토출된 냉매는 상기 응축기에서 응축된 후, 상기 팽창밸브에서 팽창된다. 팽창된 냉매는 상기 증발기에서 증발된 후, 상기 압축기로 흡입된다. 냉방운전 또는 난방운전시, 상기 압축기로 냉매를 인젝션하여 성능을 향상시킨다.
그러나, 종래 기술에 따른 공기조화시스템은 제어가 매우 까다로우며, 제어가 제대로 이루어지지 않을 경우, 시스템이 불안정해지며 압축기 등의 손상이 발생될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 시스템의 안정성과 성능이 향상될 수 있는 공기조화시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 냉매가 응축되는 응축기와, 상기 응축기를 통과한 냉매가 교축되는 제 1팽창장치와, 상기 제 1팽창장치를 통과한 냉매가 교축되는 제 2팽창장치와, 상기 제 2팽창장치를 통과한 냉매가 증발되는 증발기와, 상기 증발기를 통과한 냉매와, 상기 제 1팽창장치와 상기 제 2팽창장치사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 유입되어 압축되는 압축기와, 상기 제 1팽창장치와 제 2팽창장치 사이에서 분기되어 상기 압축기로 인젝션되는 냉매가 교축되는 인젝션 밸브와, 상기 인젝션 밸브를 개방하는 제 1제어모드로 제어하고, 적어도 하나의 운전변수의 운전변수값이 기 설정된 정상운전범위를 벗어나면, 상기 제 1제어모드에서 전환하여 상기 인젝션 밸브를 차폐시키는 제 2제어모드로 제어하는 공기조화시스템을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 압축기는 상기 증발기를 통과한 냉매가 유입되어 압축되는 제 1압축부와, 상기 제 1압축부를 통과한 냉매와 상기 제 1팽창장치와 상기 제 2팽창장치사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 함께 유입되어 압축되는 제 2압축부를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 운전변수는 상기 압축기의 토출온도와, 증발기의 입구측 온도와, 상기 공기조화시스템의 실내 온도 및 실외 온도와, 상기 압축기에 인가되는 전류를 포함하고, 상기 운전변수의 운전변수값 중 적어도 하나가 상기 정상운전범위를 벗어나면, 상기 제 1제어모드로부터 상기 제 2제어모드로 전환하고, 상기 인젝션 밸브의 개도량을 상기 제 2제어모드로 제 1설정시간동안 제어한다.
본 발명에 있어서, 상기 운전변수값이 상기 정상운전범위를 벗어나는 횟수를 저장하고, 상기 횟수가 기설정된 횟수를 초과하면, 상기 제 2제어모드를 상기 제 1설정시간보다 긴 제 2설정시간동안 수행한다.
본 발명에 있어서, 상기 운전변수는 상기 압축기의 토출온도를 포함하고, 상기 압축기의 토출온도 변화율이 미리 설정된 토출온도 정상변화율을 벗어나면, 상기 제 2제어모드를 제 1설정시간동안 수행한다. 상기 압축기의 토출온도 변화율이 상기 토출온도 정상변화율을 벗어나는 횟수를 저장하고, 상기 횟수가 기설정된 횟수를 초과하면, 상기 제 2제어모드를 상기 제 1설정시간보다 긴 제 2설정시간동안 지속할 수 있다. 또한, 상기 압축기의 토출온도 변화율이 상기 토출온도 정상변화율을 벗어나는 횟수를 저장하고, 상기 횟수가 기설정된 횟수를 초과하면, 외부에 경고를 표시할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 운전변수는 상기 증발기의 온도를 포함하고, 상기 증발기의 온도 변화율이 미리 설정된 증발기온도 정상변화율을 벗어나면, 상기 제 2제어모드를 제 1설정시간동안 수행한다. 상기 증발기의 온도 변화율이 상기 증발기온도 정상변화율을 벗어나는 횟수를 저장하고, 상기 횟수가 기설정된 횟수를 초과하면, 상기 제 2제어모드를 상기 제 1설정시간보다 긴 제 2설정시간동안 지속할 수 있다. 또한, 상기 증발기의 온도 변화율이 상기 증발기온도 정상변화율을 벗어나는 횟수를 저장하고, 상기 횟수가 기설정된 횟수를 초과하면, 외부에 경고를 표시할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 운전변수는 상기 공기조화시스템의 실내 온도와 실외 온도를 포함하고, 상기 실내 온도와 상기 실외 온도의 차가 설정온도 미만이면, 상기 제 2제어모드를 제 1설정시간동안 수행할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 운전변수는 상기 압축기에 인가되는 전류를 포함하고, 상기 전류 변화율이 미리 설정된 전류 정상변화율을 벗어나면, 상기 제 2제어모드를 제 1설정시간동안 수행한다.
본 발명에 있어서, 상기 운전변수는 상기 압축기의 토출온도와, 상기 증발기의 입구측 온도와, 상기 공기조화시스템의 실내 온도 및 실외 온도와, 상기 압축기에 인가되는 전류를 포함하고, 상기 압축기의 토출온도가 상기 정상운전범위 이내이면, 상기 증발기의 입구측 온도를 감지하고, 상기 증발기의 입구측 온도가 상기 정상운전범위 이내이면, 상기 공기조화시스템의 실내온도 및 실외 온도를 감지하고, 상기 공기조화시스템의 실내온도와 실외온도의 차가 상기 정상운전범위 이내이 면 상기 압축기에 인가되는 전류를 감지하여 상기 정상운전범위와 비교할 수 있다.
본 발명은 운전변수값이 정상운전범위를 벗어나면, 인젝션 밸브를 차폐시킴으로써, 압축기로 액상의 냉매가 인젝션되는 것이 방지되어, 시스템의 안정성이 향상될 수 있다.
공기조화 시스템은, 냉방 운전만을 수행하는 일반적인 가정용 냉방용 공기조화기, 난방 운전만을 수행하는 난방용 공기조화기, 냉난방 운전을 모두 수행하는 히트 펌프식 공기조화기, 복수 개의 실내공간들을 냉/난방하는 멀티형 공기조화기를 모두 포함한다. 이하에서는, 공기조화 시스템의 일 실시예로서, 히트 펌프식 공기조화기(이하, '공기조화기'라 한다)에 대하여 상세하게 살펴본다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기(100)의 구성도이고, 도 2는 공기조화기(100)의 제어흐름을 보여주는 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 공기조화기(100)는 압축기(110), 실내 열교환기(120), 실외 열교환기(130), 제 1팽창밸브(141), 제 2팽창밸브(142), 상분리기(150) 및 사방밸브(160)를 포함한다. 상기 실내 열교환기(120)는 냉방운전시 증발기로 작용하고, 난방운전시 응축기로 작용한다. 상기 실외 열교환기(130)는 냉방 운전시 응축기로 작용하고, 난방운전시 증발기로 작용한다. 상기 압축기(110)는 유입되는 저온 저압의 냉매를 고온 고압의 냉매로 압축시킨다. 상기 압축기(110)는 제 1압축부(111)와 제 2압축부(112)를 포함한다. 상기 제 1압축부(111)는 상기 증발기로부터 유입되는 냉매를 압축하고, 상기 제 2압축부(112)는 상기 제 1압축부(111)에서 나온 냉매와, 상기 증발기와 응축기사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매를 혼합하여 압축한다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 압축기(110)가 3단 이상의 다단 구조를 가질 수 있다.
상기 사방밸브(160)는 냉난방시 냉매의 흐름을 절환하는 유로 절환 밸브로서, 상기 압축기(110)에서 압축된 냉매를 냉방시에는 상기 실외 열교환기(130)로 안내하고, 난방시에는 상기 실내 열교환기(120)로 안내한다. 상기 사방밸브(160)와 상기 압축기(110)는 제 1연결배관(171)으로 연결된다. 상기 제 1연결배관(171)에는 상기 압축기(110)에서 토출되는 냉매의 토출 온도 및 압력을 측정하기 위하여, 압축기 출구온도 센서(181) 및 토출압력 센서(182)가 배치된다. 상기 실내 열교환기(120)는 실내에 배치되고, 상기 사방밸브(160)와 제 2연결배관(172)으로 연결된다. 상기 실내 열교환기(120)에는 상기 실내 열교환기 센서(185)가 설치된다.
상기 상분리기(150)는 유입되는 냉매를 기상 냉매와 액상 냉매로 분리하여, 액상 냉매를 상기 증발기로 보내고, 기상 냉매를 제 2압축부(112)로 보낸다. 상기 상분리기(150)의 제 1연결부(151)와 상기 실내 열교환기(120)는 제 3연결배관(173)으로 연결된다. 상기 제 1연결부(151)는 냉방운전시 액상냉매 토출관이고, 난방운전시 냉매 유입관이다.
상기 제 1팽창밸브(141)는 상기 제 3연결배관(173)상에 배치되며, 냉방운전시 상기 상분리기(150)로부터 유입되는 액상 냉매를 교축하는 제 2팽창장치이고, 난방운전시 상기 실내 열교환기(120)로부터 유입되는 액상냉매를 교축하는 제 1팽창장치이다.
상기 실외 열교환기(130)는 실외에 배치되고, 상기 상분리기(150)의 제 2연결부(152)와 제 4연결배관(174)으로 연결된다. 상기 실외 열교환기(130)에는 상기 실외 열교환기 센서(186)가 설치된다. 상기 제 2연결부(152)는 냉방운전시 냉매 유입관이고, 난방운전시 액상냉매 토출관이다.
상기 제 2팽창밸브(142)는 제 4연결배관(174)상에 배치되며, 냉방운전시 상기 실외 열교환기(130)로부터 유입되는 액상냉매를 교축하는 제 1팽창장치이고, 난방운전시 상기 상분리기(150)로부터 유입되는 액상냉매를 교축하는 제 2팽창장치이다.
상기 실외 열교환기(130)는 상기 사방밸브(160)와 제 5연결배관(175)으로 연결된다. 또한, 상기 사방밸브(160)와 압축기(110)의 유입배관은 제 6연결배관(176)으로 연결된다. 상기 제 6연결배관(176)상에는 상기 압축기(110)의 입구측 온도를 측정하는 압축기 입구온도센서(184)가 배치된다.
상기 제 2압축부(112)는 상기 상분리기(150)의 제 3연결부(153)와 인젝션 배관(180)으로 연결된다. 상기 제 3연결부(153)는 냉방 및 난방운전시 기상냉매 토출관으로서 사용된다. 상기 인젝션 배관(180)상에는 인젝션 밸브(143)가 배치된다. 상기 인젝션 밸브(143)는 상기 상분리기(150)로부터 상기 제 2압축부(112)로 인젝 션되는 냉매량 및 냉매 압력을 제어한다. 상기 인젝션 밸브(143)가 개방되면, 상기 상분리기(150) 내의 기상냉매가 상기 인젝션 배관(180)을 통하여 상기 제 2압축부(112)로 유입된다. 상기 인젝션 배관(180)상에는 인젝션되는 냉매의 온도를 측정하는 인젝션 온도센서(183)가 배치된다.
상기 제 1,2팽창밸브(141)(142)와 상기 인젝션 밸브(143)의 개도량은 공기조화기의 운전을 제어하는 제어부(200)에 의하여 제어된다.
도 3은 공기조화기의 난방운전시의 냉매의 흐름이 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 상기 압축기(110)로부터 토출된 고온 고압의 기상냉매는 상기 사방밸브(160)를 거쳐 상기 실내 열교환기(120)내로 유입된다. 상기 실내 열교환기(120)에서 기상냉매는 실내 공기와 열교환을 하여 응축된다. 상기 응축된 냉매는 상기 제 1팽창밸브(141)에서 교축된 후, 상기 상분리기(160)로 유입된다. 상기 상분리기(160)에서 분리된 액상의 냉매는 상기 제 2팽창밸브(142)에서 다시 교축된 후, 상기 실외 열교환기(130)로 유입된다. 상기 실외 열교환기(130)에서 냉매는 외부 공기와의 열교환에 의하여 증발하고, 증발된 냉매는 상기 제 1압축부(111)로 유입된다.
난방운전중에 가스 인젝션의 작동 요청이 있을 경우, 상기 제어부(200)는 상기 인젝션 밸브(143)를 개방한다. 상기 인젝션 밸브(143)가 개방되어, 상기 상분리기(160)에서 분리된 기상의 냉매가 상기 인젝션 배관(180)을 통해 상기 제 2압축부(112)로 인젝션된다. 상기 제 2압축부(112)에서는 인젝션된 냉매와 상기 제 1압축부(111)에서 나온 냉매가 혼합된 후, 압축된다. 상기 제 2압축부(112)에서 압축 된 냉매는 다시 상기 사방밸브(160)로 순환한다.
도 4는 공기조화기의 냉방운전시의 냉매의 흐름이 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 상기 압축기(110)로부터 토출된 고온 고압의 기상냉매는 상기 사방밸브(160)를 거쳐 상기 실외 열교환기(130)로 유입된다. 상기 실외 열교환기(130)에서 상기 기상 냉매는 실내 공기와 열교환을 하여 응축된다. 상기 응축된 냉매는 상기 제 2팽창밸브(142)에서 교축된 후, 상기 상분리기(150)로 유입된다. 상기 상분리기(150)에서 분리된 액상의 냉매는 상기 제 1팽창밸브(141)에서 다시 교축된 후, 상기 실내 열교환기(120)로 유입된다. 상기 실내 열교환기(120)에서 냉매는 외부공기와의 열교환에 의하여 증발하고, 증발된 냉매는 상기 제 1압축부(111)로 유입된다. 상기 제어부(200)는 상기 인젝션 밸브(143)를 차폐시켜, 상기 상분리기(150)에서 나온 기상냉매가 상기 제 2압축부(112)로 인젝션되지 않는다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 냉방운전시에도 상기 상분리기(150)에서 나온 기상냉매가 상기 제 2압축부(112)로 인젝션될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.
사용자가 실내 공간을 냉난방시키기 위하여, 상기 공기조화기(100)를 구동시키면, 상기 제어부(200)는 구동명령을 감지한다.
구동명령이 감지되면, 상기 제어부(200)는 상기 제 1,2팽창밸브(141)(142)와 상기 인젝션 밸브(143)를 초기화하게 된다.(S1) 상기 제어부(200)는 상기 제 1,2팽창밸브(141)(142)를 완전히 개방하고, 상기 인젝션 밸브(143)는 차폐시킨다. 상기 인젝션 밸브(143)를 차폐시킴으로써, 구동 초기에 상기 압축기(110)로 액상의 냉매가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제 1,2팽창밸브(141)와 상기 인젝션 밸브(142)의 초기화가 완료되면, 상기 제어부(200)는 상기 제 1팽창밸브(141)와 상기 제 2팽창밸브(142)의 개도량을 복수개의 제어모드들 중 서로 다른 제어모드로 제어한다. (S2) 상기 복수개의 제어모드들은 상기 응축기에서 나와 상기 상분리기(150)로 유입되는 냉매를 교축하는 제 1팽창장치의 개도량을 조절하여, 상기 냉매가 미리 설정된 중간압에 도달하도록 하는 중간압 제어모드와, 상기 상분리기(150)에서 나와 상기 증발기로 유입되는 냉매를 교축하는 상기 제 2팽창장치의 개도량을 조절하여, 상기 공기조화기(100)의 냉매가 미리 설정된 목표 과열도에 도달하도록 하는 과열도 제어모드를 포함한다.
상기 공기조화기(100)가 난방운전모드인 경우, 상기 제 1팽창밸브(141)가 상기 제 1팽창장치의 역할을 하게 되고, 상기 제 2팽창밸브(142)가 상기 제 2팽창장치의 역할을 하게 된다. 따라서, 난방운전모드인 경우, 상기 제어부(200)는 상기 제 1팽창밸브(141)를 상기 중간압 제어모드로 제어하고, 상기 제 2팽창밸브(142)를 상기 과열도 제어모드로 제어한다. 반면, 상기 공기조화기(100)가 냉방운전모드인 경우, 상기 제 1팽창밸브(141)가 상기 제 2팽창장치의 역할을 하게 되고, 상기 제 2팽창밸브(142)가 상기 제 1팽창장치의 역할을 하게 되므로, 상기 제 1팽창밸브(141)를 상기 과열도 제어모드로 제어하고, 상기 제 2팽창밸브(142)를 상기 중간압 제어모드로 제어한다.
상기 중간압 제어모드는 적어도 하나의 운전변수의 운전변수값을 감지하고, 상기 감지된 운전변수값에 대응하는 기 저장된 설정값에 근거하여, 밸브의 목표 개방도를 결정한다. 상기 운전변수들은 복수개의 운전변수들이다. 상기 운전변수들은 냉매가 상기 제 2압축부(112)로 인젝션되는 가스인젝션 작동여부와, 상기 압축기(110)의 주파수와, 상기 공기조화기(100)의 실내온도와, 실외온도, 실내외 온도차이, 압축기(110)의 토출압력, 압축기(110)의 토출온도 등을 포함할 수 있다. 상기 운전변수들의 운전변수값에 대한 상기 설정값은 미리 정해져서 상기 제어부(200)에 테이블의 형태로 저장된다. 상기 압축기(110)의 주파수에 대한 설정값은 가스 인젝션 작동여부에 따라 다르게 설정된다. 즉, 상기 압축기(110)의 주파수에 대한 설정값은 상기 인젝션 밸브(143)의 개폐여부에 따라 다르게 설정된다. 상기 밸브의 목표 개방도는 상기 설정값들을 더하거나 곱하는 등의 조합에 의해 구해질 수 있다.
상기 과열도 제어모드에서는 냉매의 과열도를 실시간으로 측정하고, 측정된 과열도에 근거하여 밸브의 개도량을 제어한다. 상기 냉매의 과열도는 상기 실외 열교환기(130)에 설치된 실외 열교환기 센서(186) 및 상기 압축기 입구온도센서(184)에 의해 측정될 수 있다. 상기 제어부(200)에는 측정된 과열도와 미리 설정된 목표 과열도의 오차, 및 오차 변화량에 근거하여 퍼지 테이블이 저장되고, 상기 퍼지 테이블로부터 상기 밸브의 개도량이 결정될 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 공기조화기의 인젝션 밸브의 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 5를 참조하면, 상기 가스 인젝션의 작동 요청이 있을 경우,(S3) 상기 제 어부(200)는 상기 인젝션 밸브(143)를 제 1제어모드로 제어한다. 상기 제 1제어모드에서는 상기 인젝션 밸브(143)의 개방도를 목표 개방도에 도달할때까지 단계적으로 개방시킨다.(S4) 따라서, 상기 상분리기(150)에서 분리된 기상의 냉매가 상기 제 2압축부(112)로 유입되도록 한다.
상기 인젝션 밸브(143)가 개방되어, 상기 기상 냉매가 상기 제 2압축부(112)로 인젝션되는 동안에, 상기 제어부(200)는 상기 인젝션 되는 냉매 중 액상의 냉매가 포함되어 있는지 여부를 판단한다. 상기 압축기(110)로 액상의 냉매가 인젝션되면, 상기 압축기(110)에서는 액압축이 발생된다. 액압축 발생시, 상기 공기조화기(100)의 운전변수의 운전변수값이 기설정된 정상운전범위를 벗어나게 된다. 따라서, 상기 제어부(200)는 적어도 하나의 운전변수의 운전변수값이 기설정된 정상운전범위를 벗어나는지 여부를 판단하고, 상기 기설정된 정상운전범위를 벗어나면, 상기 제 1제어모드에서 상기 인젝션 밸브(143)를 차폐시키는 제 2제어모드로 전환한다. 상기 제어부(200)는 상기 제 2압축부(112)의 토출온도, 상기 실외 열교환기(130)측 온도, 상기 공기조화기(100)의 실내온도와 실외 온도, 상기 압축기(110)에 인가되는 전류 등의 변화로부터, 인젝션되는 냉매 중 액상의 냉매가 포함되어 있는지 여부를 판단할 수 있다.
먼저, 상기 제어부(200)는 상기 제 2압축부(112)의 토출온도를 감지하여, 상기 토출온도 변화율이 미리 설정된 토출온도 정상변화율을 벗어나는지 여부를 판단한다.(S5) 즉, 상기 토출온도가 설정시간내에 설정온도를 초과하여 하강하는지 여부를 판단한다. 예를 들어, 상기 토출온도가 3분 안에 15도 이상 하강하면, 상기 토출온도 정상변화율을 벗어났다고 판단하고, 상기 압축기(110)에서 액압축이 발생하였다고 판단할 수 있다. 여기서, 상기 압축기(110)가 오프되거나, 상기 압축기(110)의 주파수 하강으로 인한 상기 토출온도의 하강은 제외한다.
상기 제 2압축부(112)의 토출온도가 상기 토출온도 정상변화율을 벗어나면, 상기 제어부(200)는 상기 인젝션 밸브(143)를 차폐시키는 제 2제어모드를 제 1설정시간동안 수행한다.(S7) 상기 제 2제어모드를 수행하는 제 1설정시간은 실험 등에 의해 구해질 수 있다. 상기 제어부(200)가 상기 인젝션 밸브(143)를 차폐시킴으로써, 상기 상분리기(150)로부터 상기 제 2압축부(112)로 액상의 냉매가 인젝션되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 토출온도 변화율이 상기 토출온도 정상변화율을 벗어나는 토출온도의 비정상 횟수를 누적하여 합산한다. (S6)
한편, 상기 제 2압축부(112)의 토출온도 변화율이 상기 토출온도 정상변화율 이내일 경우, 상기 증발기의 입구측 온도를 감지하여 상기 증발기의 입구측 온도 변화율이 미리 설정된 증발기온도 정상변화율을 벗어나는지 여부를 판단한다.(S8) 즉, 상기 증발기의 입구측 온도가 설정시간내에 설정온도를 초과하여 하강하는 지 여부를 판단한다. 여기서, 상기 압축기(110)가 구동된 후, 소정의 시간이 경과하여 사이클이 안정화된 이후에, 상기 증발기의 입구측 온도를 감지하는 것이 바람직하다. 상기 증발기의 입구측 온도 변화율이 상기 증발기온도 정상변화율을 벗어나면, 상기 제어부(200)는 상기 인젝션 밸브(143)를 차폐시키는 제 2제어모드를 상기 제 1설정시간동안 수행한다. 상기 인젝션 밸브(143)를 차폐시킴으로써, 상기 상분리기(150)로부터 상기 제 2압축부(112)로 액상의 냉매가 인젝션되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 증발기의 입구측 온도 변화율이 상기 증발기온도 정상변화율을 벗어나는 증발기 온도의 비정상 횟수를 저장하고, 누적하여 합산한다. (S9)
한편, 상기 증발기의 입구측 온도 변화율이 상기 증발기온도 정상변화율이내라고 판단되면, 상기 공기조화기(100)의 실내 온도와 실외 온도의 차이를 계산하고, 그 차이가 미리 설정된 설정온도 미만인지 여부를 판단한다.(S10) 상기 실내 온도와 실외 온도의 차이가 상기 설정온도 미만일 경우, 사이클이 비정상적으로 돌거나, 상기 공기조화기(100)의 부하가 매우 작은 상태일 수 있다. 상기 공기조화기(100)의 부하가 매우 작은 상태일 때 기상 냉매의 인젝션이 불필요하게 되고, 불필요한 인젝션이 이루어질 경우, 액상 냉매가 상기 압축기(110)로 유입될 수 있다. 따라서, 상기 제어부(200)는 상기 인젝션 밸브(143)를 차폐시키는 제 2제어모드로 전환하여, 기상의 냉매가 상기 압축기(110)로 인젝션되는 것을 차단한다.
한편, 상기 공기조화기(100)의 실내 온도와 실외 온도의 차이가 상기 설정온도 이상이면, 상기 제어부(200)는 상기 압축기(110)에 인가되는 전류 변화율을 감지한다.(S11) 상기 압축기(110)에 인가되는 전류 변화율이 미리 설정된 상기 전류 정상변화율을 벗어나는지 여부를 판단한다. 즉, 상기 압축기(110)에 인가되는 전류가 설정시간내에 미리 설정된 설정값 이상으로 상승할 경우, 액 압축이 발생되어 상기 압축기의 일이 증가된 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 상기 제어부(200)는 상기 인젝션 밸브(143)를 차폐시키는 제 2제어모드를 상기 제 1설정시간동안 수행하여, 냉매의 인젝션을 일시 중지시킨다.
한편, 상기 제 2압축부(112)의 토출온도의 비정상 횟수가 정해진 횟수 이상 발생할 경우(S12), 상기 제어부(200)는 제 2설정시간동안 상기 인젝션 밸브(143)를 차폐시킨다.(S13) 상기 제 2설정시간은 상기 제 1설정시간보다 길게 설정될 수 있다.
또한, 상기 증발기 온도의 비정상 횟수가 정해진 횟수 이상 발생할 경우, 상기 제어부(200)는 상기 인젝션 밸브(143)를 상기 제 2설정시간동안 차폐시킨다.(S13)
따라서, 상기 공기조화기(100)가 연속적으로 운전되는 동안, 상기 제 2압축부(112)의 토출온도나 상기 증발기의 온도가 상기 정상운전범위를 자주 벗어나게 되면, 상기 인젝션 밸브(143)를 차폐시키는 시간을 늘려서 사이클이 안정화될 수 있는 충분한 시간을 확보할 수 있다. 또한, 경고 메시지나 경고음을 통해 외부에 알려줄 수 있다. (S14)
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 공기조화기의 제어흐름을 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 공기조화기의 난방 운전 시의 냉매의 흐름이 도시된 구성도이다.
도 4는 도 1에 도시된 공기조화기의 냉방 운전 시의 냉매의 흐름이 도시된 구성도이다.
도 5는 도 1에 도시된 공기조화기의 인젝션 밸브의 제어방법이 도시된 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 간단한 설명>
100: 공기조화기 110: 압축기
120: 실내 열교환기 130: 실외 열교환기
141: 제 1팽창밸브 142: 제 2팽창밸브
143: 인젝션 밸브 150: 상분리기
160: 사방밸브 180: 인젝션 배관
200: 제어부
Claims (13)
- 냉매가 응축되는 응축기와;상기 응축기를 통과한 냉매가 교축되는 제 1팽창장치와;상기 제 1팽창장치를 통과한 냉매가 교축되는 제 2팽창장치와;상기 제 2팽창장치를 통과한 냉매가 증발되는 증발기와;상기 증발기를 통과한 냉매와, 상기 제 1팽창장치와 상기 제 2팽창장치사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 유입되어 압축되는 압축기와;상기 제 1팽창장치와 제 2팽창장치 사이에서 분기되어 상기 압축기로 인젝션되는 냉매가 교축되는 인젝션 밸브와;상기 인젝션 밸브를 개방하는 제 1제어모드로 제어하고, 적어도 하나의 운전변수의 운전변수값이 기 설정된 정상운전범위를 벗어나면, 상기 제 1제어모드에서 전환하여 상기 인젝션 밸브를 차폐시키는 제 2제어모드로 제어하고,상기 운전변수는 상기 압축기의 토출온도와, 상기 증발기의 입구측 온도와, 공기조화시스템의 실내 온도 및 실외 온도와, 상기 압축기에 인가되는 전류를 포함하고,상기 운전변수의 운전변수값 중 적어도 하나가 상기 정상운전범위를 벗어나면, 상기 제 1제어모드로부터 상기 제 2제어모드로 전환하고, 상기 인젝션 밸브의 개도량을 상기 제 2제어모드로 제 1설정시간동안 제어하며,상기 운전변수값이 상기 정상운전범위를 벗어나는 횟수를 저장하고,상기 횟수가 기설정된 횟수를 초과하면, 상기 제 2제어모드를 상기 제 1설정시간보다 긴 제 2설정시간동안 수행하는 공기조화시스템.
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- 냉매가 응축되는 응축기와;상기 응축기를 통과한 냉매가 교축되는 제 1팽창장치와;상기 제 1팽창장치를 통과한 냉매가 교축되는 제 2팽창장치와;상기 제 2팽창장치를 통과한 냉매가 증발되는 증발기와;상기 증발기를 통과한 냉매와, 상기 제 1팽창장치와 상기 제 2팽창장치사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 유입되어 압축되는 압축기와;상기 제 1팽창장치와 제 2팽창장치 사이에서 분기되어 상기 압축기로 인젝션되는 냉매가 교축되는 인젝션 밸브와;상기 인젝션 밸브를 개방하는 제 1제어모드로 제어하고, 적어도 하나의 운전변수의 운전변수값이 기 설정된 정상운전범위를 벗어나면, 상기 제 1제어모드에서 전환하여 상기 인젝션 밸브를 차폐시키는 제 2제어모드로 제어하고,상기 운전변수는 상기 압축기의 토출온도를 포함하고,상기 압축기의 토출온도 변화율이 미리 설정된 토출온도 정상변화율을 벗어나면, 상기 제 2제어모드를 제 1설정시간동안 수행하며,상기 압축기의 토출온도 변화율이 상기 토출온도 정상변화율을 벗어나는 횟수를 저장하고,상기 횟수가 기설정된 횟수를 초과하면, 상기 제 2제어모드를 상기 제 1설정시간보다 긴 제 2설정시간동안 지속하는 공기조화시스템.
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- 청구항 5에 있어서,상기 압축기의 토출온도 변화율이 상기 토출온도 정상변화율을 벗어나는 횟수가 기설정된 횟수를 초과하면, 외부에 경고를 표시하는 공기조화시스템.
- 냉매가 응축되는 응축기와;상기 응축기를 통과한 냉매가 교축되는 제 1팽창장치와;상기 제 1팽창장치를 통과한 냉매가 교축되는 제 2팽창장치와;상기 제 2팽창장치를 통과한 냉매가 증발되는 증발기와;상기 증발기를 통과한 냉매와, 상기 제 1팽창장치와 상기 제 2팽창장치사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 유입되어 압축되는 압축기와;상기 제 1팽창장치와 제 2팽창장치 사이에서 분기되어 상기 압축기로 인젝션되는 냉매가 교축되는 인젝션 밸브와;상기 인젝션 밸브를 개방하는 제 1제어모드로 제어하고, 적어도 하나의 운전변수의 운전변수값이 기 설정된 정상운전범위를 벗어나면, 상기 제 1제어모드에서 전환하여 상기 인젝션 밸브를 차폐시키는 제 2제어모드로 제어하고,상기 운전변수는 상기 증발기의 온도를 포함하고, 상기 증발기의 온도 변화율이 미리 설정된 증발기온도 정상변화율을 벗어나면, 상기 제 2제어모드를 제 1설정시간동안 수행하며,상기 증발기의 온도 변화율이 상기 증발기온도 정상변화율을 벗어나는 횟수를 저장하고,상기 횟수가 기설정된 횟수를 초과하면, 상기 제 2제어모드를 상기 제 1설정시간보다 긴 제 2설정시간동안 지속하는 공기조화시스템.
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- 청구항 8에 있어서,상기 증발기의 온도 변화율이 상기 증발기온도 정상변화율을 벗어나는 횟수가 기설정된 횟수를 초과하면, 외부에 경고를 표시하는 공기조화시스템.
- 청구항 1, 청구항 5 및 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,상기 압축기는 상기 증발기를 통과한 냉매가 유입되어 압축되는 제 1압축부와, 상기 제 1압축부를 통과한 냉매와 상기 제 1팽창장치와 상기 제 2팽창장치사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 함께 유입되어 압축되는 제 2압축부를 포함하는 공기조화시스템.
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Legal Events
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