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KR20090069914A - 공기조화 시스템 - Google Patents

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KR20090069914A
KR20090069914A KR1020070137740A KR20070137740A KR20090069914A KR 20090069914 A KR20090069914 A KR 20090069914A KR 1020070137740 A KR1020070137740 A KR 1020070137740A KR 20070137740 A KR20070137740 A KR 20070137740A KR 20090069914 A KR20090069914 A KR 20090069914A
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refrigerant
heat exchanger
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degree
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천만호
박상경
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 냉난방 운전모드에 따라 제 1,2팽창밸브의 제어모드를 변경함으로써, 시스템의 성능 및 안정성이 향상될 수 있다.
공기조화시스템, 상분리기, 인젝션, 냉매, 밸브, 과열도, 중간압

Description

공기조화 시스템 {Air conditioning system}
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 냉매의 과열도와 중간압을 제어가 원활하게 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 실내 열교환기와, 상기 실내 열교환기를 통과한 냉매가 교축되는 제 1팽창밸브와, 상기 제 1팽창밸브를 통과한 냉매가 교축되는 제 2팽창밸브와, 상기 제 2팽창밸브를 통과한 냉매가 열교환되는 실외 열교환기와, 상기 실외 열교환기를 통과한 냉매와, 상기 제 1팽창밸브와 상기 제 2팽창밸브사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 유입되어 압축되는 압축기와, 상기 제 1팽창밸브와 제 2팽창밸브의 개도량을 복수개의 제어모드들로 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 냉난방 운전모드에 근거하여, 상기 복수개의 제어모드들 중 어느 하나를 선택하는 공기조화시스템을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 압축기는 상기 실외 열교환기를 통과한 냉매가 유입되어 압축되는 제 1압축부와, 상기 제 1압축부를 통과한 냉매와 상기 제 1팽창밸브 와 상기 제 2팽창밸브사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 함께 유입되어 압축되는 제 2압축부를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는 냉난방운전모드에 근거하여, 상기 제 1팽창밸브의 개도량을 제어하는 제어모드와 상기 제 2팽창밸브의 개도량을 제어하는 제어모드를 서로 바꿀 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는 난방운전모드이면, 상기 제 1팽창밸브의 개도량을 상기 제 1팽창밸브와 상기 제 2팽창밸브사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 미리 설정된 목표 중간압에 도달하도록 중간압 제어모드로 제어하고, 상기 제 2팽창밸브의 개도량은 냉매가 미리 설정된 목표 과열도에 도달하도록 과열도 제어모드로 제어할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는 난방운전모드이면, 상기 제 1팽창밸브의 개도량은 상기 공기조화시스템의 적어도 하나의 운전변수의 운전변수값을 감지하고, 감지된 상기 운전변수값에 대응하는 기 저장된 설정값에 근거하여 제어하고, 상기 제 2팽창밸브의 개도량은 냉매의 과열도를 실시간으로 측정하고, 측정된 과열도가 미리 설정된 과열도에 도달할때까지, 측정된 과열도에 근거하여 제어할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는 냉방운전모드이면, 상기 제 1팽창밸브의 개도량을 냉매가 미리 설정된 목표 과열도에 도달하도록 과열도 제어모드로 제어하고, 상기 제 2팽창밸브의 개도량은 상기 제 1팽창밸브와 상기 제 2팽창밸브사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 미리 설정된 목표 중간압에 도달하도록 중간압 제 어모드로 제어할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는 냉방운전모드이면, 상기 제 1팽창밸브의 개도량은 냉매의 과열도를 실시간으로 측정하고, 측정된 과열도가 미리 설정된 과열도에 도달할때까지, 측정된 과열도에 근거하여 제어하고, 상기 제 2팽창밸브의 개도량은 상기 공기조화시스템의 적어도 하나의 운전변수의 운전변수값을 감지하고, 감지된 상기 운전변수값에 대응하는 기 저장된 설정값에 근거하여 제어할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 공기조화시스템은 상기 인젝션되는 냉매가 교축되는 인젝션 밸브를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 냉매의 인젝션 요구에 따라 상기 인젝션 밸브가 개폐되도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 실내 열교환기와, 상기 실내 열교환기를 통과한 냉매가 교축되는 제 1팽창밸브와, 상기 제 1팽창밸브를 통과한 냉매가 교축되는 제 2팽창밸브와, 상기 제 2팽창밸브를 통과한 냉매가 열교환되는 실외 열교환기와, 상기 실외 열교환기를 통과한 냉매와, 상기 제 1팽창밸브와 상기 제 2팽창밸브사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 유입되어 압축되는 압축기와, 상기 제 1팽창밸브와 제 2팽창밸브의 개도량을 복수개의 제어모드들로 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 난방운전모드이면, 상기 제 1팽창밸브의 개도량을 상기 제 1팽창밸브와 상기 제 2팽창밸브사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 미리 설정된 목표 중간압에 도달하도록 중간압 제어모드로 제어하고, 상기 제 2팽창밸브의 개도량은 냉매가 미리 설정된 목표 과열도에 도달하도록 과열도 제어모드로 제어하고, 냉방운전모드이 면, 상기 제 1팽창밸브의 개도량은 상기 과열도 모드로 제어하고, 상기 제 2팽창밸브의 개도량은 상기 중간압 제어모드로 제어하는 공기조화시스템을 제공할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 압축기는 상기 실외 열교환기를 통과한 냉매가 유입되어 압축되는 제 1압축부와, 상기 제 1압축부를 통과한 냉매와 상기 제 1팽창밸브와 상기 제 2팽창밸브사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 함께 유입되어 압축되는 제 2압축부를 포함한다.
본 발명은 냉난방 운전모드에 따라 제 1,2팽창밸브의 제어모드를 변경함으로써, 시스템의 성능 및 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 냉방운전시 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 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.
액상냉매 토출관이고, 난방운전시 냉매 유입관이다.
상기 제 1팽창밸브(141)는 상기 제 3연결배관(173)상에 배치되며, 냉방운전시 상기 상분리기(150)로부터 유입되는 액상 냉매를 교축하고, 난방운전시 상기 실내 열교환기(120)로부터 유입되는 액상냉매를 교축한다.
상기 실외 열교환기(130)는 실외에 배치되고, 상기 상분리기(150)의 제 2연결부(152)와 제 4연결배관(174)으로 연결된다. 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 교축하고, 난방운전시 상기 상분리기(150)로부터 유입되는 액상냉매를 교축한다.
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 토출 관으로서 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 인젝션되는 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 2압축 부(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 압축된 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.
도 5는 도 1에 도시된 공기조화기의 제 1,2팽창밸브의 제어방법이 도시된 순서도이다.
사용자가 실내공간을 냉난방시키기 위하여, 상기 공기조화기(100)를 구동시 키면, 상기 제어부(200)는 구동 명령을 감지한다.
구동명령이 감지되면, 상기 제어부(200)는 상기 제 1,2팽창밸브(141)(142)와 상기 인젝션 밸브(143)를 초기화하게 된다.(S1) 즉, 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)(142)와 상기 인젝션 밸브(143)의 초기화가 완료되면, 상기 제어부(200)는 상기 제 1팽창밸브(141)와 상기 제 2팽창밸브(142)의 개도량을 복수개의 제어모드들로 제어한다.
상기 복수개의 제어모드들은 상기 공기조화기(100)의 냉매가 미리 설정된 목표 과열도에 도달하도록 하는 과열도 제어모드와, 상기 냉매가 미리 설정된 중간압에 도달하도록 하는 중간압 제어모드를 포함한다.
상기 제어부(200)는 과열도를 조절하기 위해서 상기 상분리기(160)와 상기 증발기 사이에 배치된 밸브의 개도량을 상기 과열도 제어모드로 제어한다. 그리고, 중간압을 조절하기 위해서는 상기 응축기와 상분리기(160) 사이에 배치된 밸브의 개도량을 상기 중간압 제어모드로 제어한다.
상기 제어부(200)는 상기 공기조화기가 난방운전모드인지 냉방운전모드인지를 확인하고,(S2) 그에 따라 상기 복수개의 제어모드들 중 어느 하나를 선택하여, 상기 제 1팽창밸브(141)와 제 2팽창밸브(142)를 제어한다.
먼저, 상기 공기조화기(100)가 난방운전모드인 경우, 상기 제 1,2팽창밸 브(141)(142)의 제어방법을 살펴보면 다음과 같다.
상기 공기조화기(100)가 난방운전모드이면, 상기 제어부(200)는 상기 제 1팽창밸브(141)를 상기 중간압 제어모드로 제어하고, 상기 제 2팽창밸브(142)를 상기 과열도 제어모드로 제어한다.(S3)
난방운전모드시, 상기 제 1팽창밸브(141)는 상기 실내 열교환기(120)에서 응축된 후 상기 상분리기(160)로 유입되는 냉매를 교축시키기 때문에, 상기 제 1팽창밸브(141)의 개도량을 조절함으로써, 상기 상분리기(160)내의 압력을 미리 설정된 중간압에 도달하게 할 수 있다. 따라서, 상기 제어부(200)는 상기 제 1팽창밸브(141)를 상기 중간압 제어모드로 제어한다.
또한, 상기 제 2팽창밸브(142)는 상기 상분리기(160)에서 나와 상기 실외 열교환기(130)로 유입되는 냉매를 교축시키기 때문에, 상기 제 2팽창밸브(142)의 개도량을 조절함으로써, 상기 냉매의 과열도를 조절할 수 있다. 따라서, 상기 제어부(200)는 상기 제 2팽창밸브(142)를 상기 과열도 제어모드로 제어한다.
상기 중간압 제어모드는 적어도 하나의 운전변수의 운전변수값을 감지하고, 상기 감지된 운전변수값에 대응하는 기 저장된 설정값에 근거하여 밸브의 목표 개방도를 결정하는 방법이다. 따라서, 상기 제 1팽창밸브(141)의 목표 개방도는 상기 설정값에 근거하여 결정된다. 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 설정될 수 있다.
상기 운전변수값들에 대한 설정값들은 독립적으로 상기 목표 개방도를 변화시킨다. 그에 따른 상기 목표 개방도를 구하는 방법은 다음과 같다.
목표 개방도 = F(A1,A2,A3,A4,A5.....)
여기서, A1~A5는 상기 운전변수값들이다. 상기 F(A1,A2,A3,A4,A5.....)는 다음과 같은 식으로 이루어질 수 있다.
일 예로서, 상기 목표 개방도는 상기 운전변수값들에 대응되는 설정값들을 서로 곱하여 구할 수 있으며, 다음과 같은 식이 사용될 수 있다.
F(A1,A2,A3,A4,A5.....) = C*f(A1)*f(A2)*f(A3)*f(A4)*f(A5)*.....
여기서, C는 비례상수이고, f(A1),f(A2),..는 A1,A2,..에 대한 설정값들이다.
상기 운전변수들은 독립적으로 상기 제 1팽창밸브(141)의 목표 개방도를 변화시키기 때문에, 각 운전변수에 대한 설정값을 구하기가 용이해지고, 제어가 용이하다. 한편, 이에 한정되지 않고, 상기 목표 개방도는 상기 각 설정값들을 서로 더하거나 기타 다른 조합 등에 의해 구하는 것도 가능하다.
상기 제어부(200)는 상기와 같이 상기 제 1팽창밸브(141)의 목표 개방도를 결정하고, 상기 제 1팽창밸브(141)의 개방도가 상기 목표 개방도에 도달할때까지 개도량을 한번에 증가시키거나 감소시킨다. 따라서, 냉매의 중간압이 보다 신속하 게 미리 설정된 중간압에 도달할 수 있게 된다.
그리고, 상기 제 2팽창밸브(142)는 상기 과열도 제어모드에 의해 제어된다. 상기 과열도 제어모드는 냉매의 과열도가 목표 과열도에 도달할때까지 냉매의 과열도를 실시간으로 측정하고, 측정된 과열도에 근거하여 밸브의 개도량을 제어하는 방법이다. 따라서, 상기 제 2팽창밸브(142)의 개도량은 냉매의 과열도에 근거하여 조절된다. 상기 냉매의 과열도는 난방운전시 증발기 역할을 하는 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 제 2팽창밸브(142)의 개도량이 결정된다.
상기 제 2팽창밸브(142)는 실시간으로 측정되는 과열도에 근거하여 개도량이 변화하기 때문에, 운전상태에 따라 냉매의 과열도가 보다 정확하게 조절될 수 있다.
한편, 상기 공기조화기가 냉방운전모드이면, 상기 제 1,2팽창밸브(141)(142)의 제어방법은 다음과 같다.
상기 공기조화기(100)가 냉방운전모드이면, 상기 제어부(200)는 상기 제 1팽창밸브(141)를 상기 과열도 제어모드로 제어하고, 상기 제 2팽창밸브(142)를 상기 중간압 제어모드로 제어한다.(S4)
냉방운전모드시, 상기 제 1팽창밸브(141)는 상기 상분리기(160)에서 나와 상기 실내 열교환기(120)로 유입되는 냉매를 교축시키기 때문에, 상기 제 1팽창밸 브(141)의 개도량을 조절함으로써 냉매의 과열도를 조절할 수 있다. 따라서, 상기 제 1팽창밸브(141)를 상기 과열도 제어모드로 제어한다.
또한, 상기 제 2팽창밸브(142)는 상기 실외 열교환기(130)에서 응축된 후 상기 상분리기(160)로 유입되는 냉매를 교축시키기 때문에, 상기 제 2팽창밸브(142)의 개도량을 조절함으로써, 상기 상분리기(160)내의 압력을 미리 설정된 중간압에 도달하도록 할 수 있다. 따라서, 상기 제 2팽창밸브(142)를 상기 중간압 제어모드로 제어한다.
상기 제어부(200)는 상기 제 1팽창밸브(141)를 상기 과열도 제어모드로 제어하기 때문에, 상기 제 1팽창밸브(141)의 개도량은 실시간으로 측정되는 과열도에 근거하여 변화하게 된다. 따라서, 냉매의 과열도가 보다 정확하게 조절될 수 있다.
또한, 상기 제 2팽창밸브(142)는 감지된 운전변수값에 대응하는 기저장된 설정값에 근거하여, 목표 개방도가 설정된다. 상기 제 2팽창밸브(142)의 개도량은 상기 제 2팽창밸브(142)의 개방도가 상기 목표 개방도에 도달할때까지 한번에 감소되거나 증가된다. 따라서, 냉매의 중간압이 보다 신속하게 조절될 수 있다.
본 발명에서 상기 제 1팽창밸브(141)는 상기 공기조화기가 난방운전모드일 경우 상기 중간압 제어모드로 제어되고, 냉방운전모드일 경우 상기 과열도 제어모드로 제어된다. 또한, 상기 제 2팽창밸브(142)는 상기 공기조화기가 난방운전모드일 경우 상기 과열도 제어모드로 제어되고, 냉방운전모드일 경우 상기 중간압 제어모드로 제어된다. 따라서, 상기 공기조화기의 냉난방 운전모드에 근거하여, 상기 제 1,2팽창밸브(141)(142)의 역할이 달라지고, 그에 따라 제어방법이 달라지기 때 문에, 시스템의 성능 및 안정성이 향상될 수 있다.
한편, 냉난방 운전모드에 관계없이 가스 인젝션의 작동 요청이 있을 경우,(S5) 상기 제어부(200)는 상기 인젝션 밸브(143)를 개방한다.(S6) 상기 인젝션 밸브(143)가 개방되면, 상기 상분리기(160)에서 분리된 기상의 냉매가 상기 인젝션 배관(180)을 통해 상기 제 2압축부(112)로 인젝션된다. 반면, 상기 가스 인젝션의 작동 요청이 없을 경우, 상기 제어부(200)는 상기 인젝션 밸브(143)를 차폐시킨다.(S7)
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 제 1,2팽창밸브의 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 (10)

  1. 실내 열교환기와;
    상기 실내 열교환기를 통과한 냉매가 교축되는 제 1팽창밸브와;
    상기 제 1팽창밸브를 통과한 냉매가 교축되는 제 2팽창밸브와;
    상기 제 2팽창밸브를 통과한 냉매가 열교환되는 실외 열교환기와;
    상기 실외 열교환기를 통과한 냉매와, 상기 제 1팽창밸브와 상기 제 2팽창밸브사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 유입되어 압축되는 압축기와;
    상기 제 1팽창밸브와 제 2팽창밸브의 개도량을 복수개의 제어모드들로 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 냉난방 운전모드에 근거하여, 상기 복수개의 제어모드들 중 어느 하나를 선택하는 공기조화시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축기는 상기 실외 열교환기를 통과한 냉매가 유입되어 압축되는 제 1압축부와, 상기 제 1압축부를 통과한 냉매와 상기 제 1팽창밸브와 상기 제 2팽창밸브사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 함께 유입되어 압축되는 제 2압축부를 포함하는 공기조화시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 냉난방운전모드에 근거하여, 상기 제 1팽창밸브의 개도량을 제어하는 제어모드와 상기 제 2팽창밸브의 개도량을 제어하는 제어모드를 서로 바꾸는 공기조화시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 난방운전모드이면, 상기 제 1팽창밸브의 개도량을 상기 제 1팽창밸브와 상기 제 2팽창밸브사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 미리 설정된 목표 중간압에 도달하도록 중간압 제어모드로 제어하고,
    상기 제 2팽창밸브의 개도량은 냉매가 미리 설정된 목표 과열도에 도달하도록 과열도 제어모드로 제어하는 공기조화시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 난방운전모드이면, 상기 제 1팽창밸브의 개도량은 상기 공기조화시스템의 적어도 하나의 운전변수의 운전변수값을 감지하고, 감지된 상기 운전변수값에 대응하는 기 저장된 설정값에 근거하여 제어하고,
    상기 제 2팽창밸브의 개도량은 냉매의 과열도를 실시간으로 측정하고, 측정된 과열도가 미리 설정된 과열도에 도달할때까지, 측정된 과열도에 근거하여 제어하는 공기조화시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 냉방운전모드이면, 상기 제 1팽창밸브의 개도량을 냉매가 미리 설정된 목표 과열도에 도달하도록 과열도 제어모드로 제어하고,
    상기 제 2팽창밸브의 개도량은 상기 제 1팽창밸브와 상기 제 2팽창밸브사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 미리 설정된 목표 중간압에 도달하도록 중간압 제어모드로 제어하는 공기조화시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 냉방운전모드이면, 상기 제 1팽창밸브의 개도량은 냉매의 과열도를 실시간으로 측정하고, 측정된 과열도가 미리 설정된 과열도에 도달할때까지, 측정된 과열도에 근거하여 제어하고,
    상기 제 2팽창밸브의 개도량은 상기 공기조화시스템의 적어도 하나의 운전변수의 운전변수값을 감지하고, 감지된 상기 운전변수값에 대응하는 기 저장된 설정값에 근거하여 제어하는 공기조화시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 공기조화시스템은 상기 인젝션되는 냉매가 교축되는 인젝션 밸브를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 냉매의 인젝션 요구에 따라 상기 인젝션 밸브가 개폐되도록 제어하는 공기조화시스템.
  9. 실내 열교환기와;
    상기 실내 열교환기를 통과한 냉매가 교축되는 제 1팽창밸브와;
    상기 제 1팽창밸브를 통과한 냉매가 교축되는 제 2팽창밸브와;
    상기 제 2팽창밸브를 통과한 냉매가 열교환되는 실외 열교환기와;
    상기 실외 열교환기를 통과한 냉매와, 상기 제 1팽창밸브와 상기 제 2팽창밸브사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 유입되어 압축되는 압축기와;
    상기 제 1팽창밸브와 제 2팽창밸브의 개도량을 복수개의 제어모드들로 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 난방운전모드이면, 상기 제 1팽창밸브의 개도량을 상기 제 1팽창밸브와 상기 제 2팽창밸브사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 미리 설정된 목표 중간압에 도달하도록 중간압 제어모드로 제어하고, 상기 제 2팽창밸브의 개도량은 냉매가 미리 설정된 목표 과열도에 도달하도록 과열도 제어모드로 제어하고,
    냉방운전모드이면, 상기 제 1팽창밸브의 개도량은 상기 과열도 모드로 제어하고, 상기 제 2팽창밸브의 개도량은 상기 중간압 제어모드로 제어하는 공기조화시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 압축기는 상기 실외 열교환기를 통과한 냉매가 유입되어 압축되는 제 1압축부와, 상기 제 1압축부를 통과한 냉매와 상기 제 1팽창밸브와 상기 제 2팽창밸브사이에서 분기되어 인젝션되는 냉매가 함께 유입되어 압축되는 제 2압축부를 포 함하는 공기조화시스템.
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