KR101270816B1 - 공기 조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

공기 조화기 및 그 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101270816B1
KR101270816B1 KR1020110076381A KR20110076381A KR101270816B1 KR 101270816 B1 KR101270816 B1 KR 101270816B1 KR 1020110076381 A KR1020110076381 A KR 1020110076381A KR 20110076381 A KR20110076381 A KR 20110076381A KR 101270816 B1 KR101270816 B1 KR 101270816B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
refrigerant
compressor
heat exchanger
indoor
unit
Prior art date
Application number
KR1020110076381A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130014740A (ko
Inventor
박준성
사용철
윤필현
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020110076381A priority Critical patent/KR101270816B1/ko
Priority to PCT/KR2012/006141 priority patent/WO2013019072A2/en
Publication of KR20130014740A publication Critical patent/KR20130014740A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101270816B1 publication Critical patent/KR101270816B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/10—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with multi-stage compression
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/027—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
    • F25B2313/02791—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using shut-off valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/13—Economisers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2509—Economiser valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2115—Temperatures of a compressor or the drive means therefor
    • F25B2700/21152—Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the discharge side of the compressor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

본 발명은 공기 조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 실외공간에 배치되며, 냉매를 압축하는 제 1 압축기 및 외기와 열교환하는 실외 열교환기가 구비되는 실외기; 실내공간에 배치되며, 실내 공기와 열교환하는 실내 열교환기가 구비되는 실내기; 상기 실외기와 실내기를 연결하는 다단 압축유닛; 상기 실외기 또는 실내기에서 토출된 냉매가 상기 다단 압축유닛으로 유입되도록 하는 유입배관; 및 상기 다단 압축유닛을 거친 냉매가 상기 실외기 또는 실내기로 토출되도록 하는 토출배관이 포함되며, 상기 다단 압축유닛에는, 상기 제 1 압축기에서 토출된 냉매가 추가 압축 가능하도록 하는 제 2 압축기; 및 상기 실외 열교환기 또는 실내 열교환기에서 응축된 냉매가 과냉각되도록 하는 과냉각 열교환기가 포함된다.

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 실내의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 가전기기이다. 이를테면, 여름에는 실내를 시원한 냉방상태로, 겨울에는 실내를 따뜻한 난방상태로 조절하고, 또한 실내의 습도를 조절하며, 실내의 공기를 쾌적한 청정상태로 조절한다.
상세히, 공기 조화기는 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉동 사이클이 구동되며, 이에 따라 실내공간의 냉방 또는 난방운전을 수행할 수 있다.
이러한 공기 조화기는 실내기와 실외기의 분리 여부에 따라, 실내기와 실외기를 각각 분리된 분리형 공기조화기와, 실내기와 실외기를 하나의 장치로 결합된 일체형 공기조화기로 구분될 수 있다.
일반적으로, 실외기에는 냉매를 압축하는 압축기와, 외기와 열교환하는 실외 열교환기 및 실외측에 배치되어 냉매를 감압시키는 실외 팽창장치가 포함되며, 실내기에는 실내 공기와 열교환하는 실내 열교환기 및 실내측에 배치되어 냉매를 감압시키는 실내 팽창장치가 포함된다.
한편, 공기 조화기가 난방운전을 수행하는 경우 냉동 사이클을 순환하는 시스템 냉매량이 많이 소요된다. 이 경우, 충분한 난방능력을 달성하기 위하여 입력되어야 하는 입력일, 즉 압축기에서 흡입되어야 하는 냉매량이 많이 필요하게 된다.
그러나, 종래의 공기 조화기에 의하면, 공기 조화기가 난방운전을 수행하는 경우, 제한된 시스템 능력(용량)에 의하여, 냉동 시스템을 순환하는 냉매량, 특히 압축기에 흡입되는 냉매량이 충분하지 못한 현상이 나타났다.
이에 따라, 상기 시스템 능력이 요구되는 난방조건(일례로, 난방 송풍량 증대, 외기 극저온등)을 충족하지 못하게 되고, 결국 상기 공기 조화기가 충분한 난방능력을 달성하지 못하는 문제점이 있었다.
그리고, 난방 조건 또는 냉매 사이클의 구동상태에 따라서 압축기의 냉매토출 온도가 과도하게 상승하는 경우 압축기에 과부하가 걸리고 난방 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
한편, 공기 조화기가 냉방운전을 수행하는 과정에서 응축기를 거친 냉매의 응축 정도, 즉 과냉도가 확보되지 않는 경우 냉방 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 냉방 성능 또는 난방 성능을 향상시키기 위하여 다단 압축유닛을 구비하는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 실외공간에 배치되며, 냉매를 압축하는 제 1 압축기 및 외기와 열교환하는 실외 열교환기가 구비되는 실외기; 실내공간에 배치되며, 실내 공기와 열교환하는 실내 열교환기가 구비되는 실내기; 상기 실외기와 실내기를 연결하는 다단 압축유닛; 상기 실외기 또는 실내기에서 토출된 냉매가 상기 다단 압축유닛으로 유입되도록 하는 유입배관; 및 상기 다단 압축유닛을 거친 냉매가 상기 실외기 또는 실내기로 토출되도록 하는 토출배관이 포함되며, 상기 다단 압축유닛에는, 상기 제 1 압축기에서 토출된 냉매가 추가 압축 가능하도록 하는 제 2 압축기; 및 상기 실외 열교환기 또는 실내 열교환기에서 응축된 냉매가 과냉각되도록 하는 과냉각 열교환기가 포함된다.
다른 측면에 따른 공기 조화기의 제어방법에는, 제 1 압축기 및 실외 열교화기가 구비되는 실외기와, 실내 열교환기가 구비되는 실내기를 포함하는 공기 조화기에 있어서, 상기 제 1 압축기에서 압축된 냉매가 상기 실외 열교환기 또는 실내 열교환기에서 응축되도록 하는 단계; 상기 실외 열교환기 또는 실내 열교환기에서 토출된 냉매가 다단 압축유닛으로 유입되는 단계; 상기 다단 압축유닛으로 유입된 냉매 중 적어도 일부의 냉매가 팽창되는 단계; 및 팽창된 상기 냉매가 과냉각 열교환기에서 열교환되는 단계가 포함된다.
이러한 본 발명에 의하면, 공기 조화기가 냉방 운전을 수행하는 과정에서 실외 열교환기에서 토출된 냉매가 열교환기를 거치면서 과냉각 될 수 있으므로, 냉방 성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 공기 조화기가 난방 운전을 수행하는 과정에서 실내기에서 토출된 냉매가 바이패스 되어 압축기로 인젝션 될 수 있으므로 압축기의 순환 냉매량이 증가되고, 이에 따라 난방 조건이 좋지 않은 상황에서도 난방 능력이 향상될 수 있다는 효과가 있다.
또한, 압축기의 토출온도가 상승되는 경우, 실내기에서 토출된 냉매의 적어도 일부를 팽창하여 압축기에 인젝션 할 수 있으므로 압축기의 토출온도가 과도하게 상승되는 것을 방지하며, 난방 성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
이와 같이, 공기 조화기의 냉방 또는 난방운전시 냉난방 효율이 향상되므로 제품에 대한 신뢰성이 향상되고, 소비전력이 저감될 수 있다는 장점 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다단 압축유닛의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방 운전과정에서 냉매의 흐름을 보여주는 시스템 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 난방 운전과정에서 냉매의 흐름을 보여주는 시스템 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방 운전시 제어 방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 난방 운전시 제어 방법을 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 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(1)에는, 냉매가 순환하는 냉동 사이클이 구동된다. 상기 공기 조화기(1)는 냉매의 순환 방향에 따라 냉방 또는 난방운전이 수행될 수 있다. 이하에서는, 냉방운전을 기준으로 공기 조화기의 구성을 설명한다.
상기 냉동 사이클을 구동하기 위하여, 상기 공기 조화기(1)에는, 실외기(20)와, 실내기(30) 및 상기 실외기(20)와 실내기(30)를 연결하는 다단 압축유닛(100)이 포함된다.
상기 실외기(20)에는, 냉매를 압축하기 위한 압축기(21)와, 상기 압축기(21)에서 압축된 냉매가 열교환(응축)되도록 하는 실외 열교환기(23)와, 상기 실외 열교환기(23)에서 응축된 냉매를 팽창시키기 위한 실외 팽창장치(25)가 포함된다.
상기 실내기(30)에는, 실내기(30)로 유입된 냉매를 팽창하기 위한 실내 팽창장치(35) 및 상기 실내 팽창장치(35)를 통과한 냉매가 열교환(증발)되도록 하는 실내 열교환기(30)가 포함된다.
난방운전이 수행되는 경우, 상기 압축기(21)에서 토출된 냉매는 상기 실내 열교환기(30)로 유입되며, 상기 실내 팽창장치(35) 및 실외 팽창장치(25)를 거쳐 상기 실외 열교환기(20)를 통과하게 된다. 이때, 상기 실내 열교환기(30)는 응축기, 상기 실외 열교환기(20)는 증발기의 기능을 하게 된다.
상기 다단 압축유닛(100)은 상기 실외기(20) 및 실내기(30) 중 하나의 기기에서 토출된 냉매를 적어도 과냉각한 후 상기 실내기(30) 및 실외기(20) 중 다른 기기에 유입시키도록 구성된다.
이하에서는, 상기 다단 압축유닛(100)의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다단 압축유닛의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다단 압축유닛(100)에는, 상기 실외기(20) 또는 실내기(30)에서 토출된 냉매가 상기 실내기(30) 또는 실외기(20)로 유입되도록 가이드 하는 냉매 배관(110)이 포함된다.
상기 냉매 배관(110)에는, 상기 실외기(20)에서 토출되거나 상기 실외기(20)로 유입되는 냉매를 가이드 하기 위한 제 1 입출배관(111) 및 제 2 입출배관(112)이 포함된다.
그리고, 상기 냉매 배관(110)에는, 상기 실내기(30)에서 토출되거나 상기 실내기(30)로 유입되는 냉매를 가이드 하기 위한 제 3 입출배관(113) 및 제 4 입출배관(114)이 포함된다.
상기 공기 조화기(10)가 냉방 운전을 수행하는 경우, 상기 제 1 입출배관(111)은 상기 실외기(20)로부터 토출된 냉매가 상기 다단 압축유닛(100)으로 유입되도록 하는 "유입배관"으로서 이해되며, 상기 제 2 입출배관(112)은 상기 다단 압축유닛(100)에서 순환하는 냉매가 상기 실외기(20)로 토출되도록 하는 "토출배관"으로서 이해될 수 있다.
그리고, 상기 제 3 입출배관(113)은 상기 다단 압축유닛(100)에서 순환하는 냉매가 상기 실내기(30)로 토출되도록 하는 "토출배관"으로서 이해되며, 상기 제 4 입출배관(114)은 상기 실내기(20)로부터 토출된 냉매가 상기 다단 압축유닛(100)으로 유입되도록 하는 "유입배관"으로서 이해될 수 있다.
반면에, 상기 공기 조화기(10)가 난방 운전을 수행하는 경우, 상기 제 1 입출배관(111)은 냉매가 상기 실외기(20)로 토출되도록 하는 "토출배관"으로서 이해되며, 상기 제 2 입출배관(112)은 냉매가 상기 다단 압축유닛(100)으로 유입되도록 하는 "유입배관"으로서 이해될 수 있다.
그리고, 상기 제 3 입출배관(113)은 냉매가 상기 다단 압축유닛(100)으로 유입되도록 하는 "유입배관"으로서 이해되며, 상기 제 4 입출배관(114)은 냉매가 상기 실내기(20)로 토출되도록 하는 "토출배관"으로서 이해될 수 있다.
상기 다단 압축유닛(100)에는, 과냉각 열교환기(120) 및 냉매가 상기 과냉각 열교환기(120)로 유입되기 전 팽창되도록 하는 팽창장치(125) 및 냉매가 상기 냉매배관(110)으로부터 상기 팽창장치(125)로 바이패스되도록 하는 분지배관(123)이 더 포함된다.
상기 과냉각 열교환기(120)에는, 상기 실외기(20) 또는 실내기(30)로부터 토출된 냉매가 유동하는 제 1 열교환부(120a)와, 상기 분지배관(123)으로 바이패스 되는 냉매가 유동하는 제 2 열교환부(120b)가 포함된다.
상기 제 1 열교환부(120a) 및 제 2 열교환부(120b)는 각각 상기 냉매배관(110)과 분지배관(123)의 일부분으로서 이해될 수도 있고, 각 배관에 연결되는 별도의 열교환부재로 이해될 수도 있다.
상기 다단 압축유닛(100)에는, 상기 제 2 열교환부(120b)를 통과한 냉매가 상기 제 1 냉매배관(110)과 합지되도록 하는 합지관(118) 및 냉매가 상기 합지관(118)으로 유입되도록 하기 위하여 개방 가능한 제 1 밸브(141)가 포함된다. 상기 제 1 밸브(141)가 개방되면, 상기 제 2 열교환부(120b)를 통과한 냉매는 상기 합지관(118) 및 제 1 밸브(141)를 거쳐 상기 실내기(30)로 유입될 수 있다.
상기 다단 압축유닛(100)에는, 난방 운전중 상기 실외기(20)에서 토출된 냉매가 압축되도록 하는 제 2 압축기(130)가 포함된다. 상기 제 2 압축기(130)는 상기 제 1 압축기(21)에서 압축된 냉매를 추가적으로 압축시키기 위한 "고압측 압축기"로서 이해될 수 있다. 반면에, 상기 제 1 압축기(21)는 "저압측 압축기"로서 이해될 수 있다.
상기 다단 압축유닛(100)에는, 상기 제 2 열교환부(120b)를 통과한 냉매가 상기 제 2 압축기(130)로 유입(인젝션)되도록 가이드 하는 인젝션 배관(117) 및 냉매가 상기 인젝션 배관(117)으로 유입되도록 하기 위하여 개방 가능한 제 2 밸브(142)가 포함된다. 그리고, 상기 제 2 압축기(130)에는, 인젝션 냉매가 유입되는 인젝션 포트(133)가 구비된다. 상기 인젝션 배관(117)은 상기 분지배관(123)으로부터 상기 제 2 압축기(130)측으로 연장될 수 있다.
난방과정에서, 상기 냉매배관(110)을 유동하는 냉매 중 적어도 일부를 바이패스 하여 상기 제 2 압축기(130)로 유입시킬 수 있으므로, 상기 제 2 압축기(10)를 순환하는 냉매를 증가시킬 수 있고, 이에 따라 난방 성능을 향상시킬 수 있게 된다. 그리고, 상기 팽창장치(125)에서 감압된 냉매가 상기 제 2 압축기(130)로 유입될 수 있으므로, 상기 제 2 압축기(130)의 냉매 토출온도를 저감시킬 수 있게 된다.
상기 다단 압축유닛(100)에는, 상기 실외기(20)로부터 토출된 냉매가 상기 제 2 압축기(130)로 흡입되도록 하는 흡입 배관(115) 및 냉매가 상기 흡입 배관(115)으로 유동할 수 있도록 하기 위하여 개방 가능한 제 3 밸브(143)가 더 포함된다. 그리고, 상기 제 2 압축기(130)에는, 상기 흡입 배관(115)을 유동하는 냉매가 흡입되는 흡입 포트(131)가 구비된다.
상기 제 2 압축기(130)에는, 상기 제 2 압축기(130)에서 토출되는 냉매를 가이드 하기 위한 토출 포트(132)가 더 구비된다. 그리고, 상기 토출 포트(132)의 일측에는, 상기 제 2 압축기(130)에서 토출된 냉매를 상기 실내기(30)측으로 가이드 하기 위하여 개방 가능한 제 4 밸브(144)가 제공된다. 상기 제 4 밸브(144)는 냉매가 상기 실내기(30)로부터 상기 토출포트(132)로 유입되는 것을 방지하는 체크 밸브일 수 있다.
상기 다단 압축유닛(100)에는, 상기 실내기(30)로부터 토출된 냉매가 상기 실외기(20)측으로 유동되는 것을 가이드 하기 위한 실외기 유입관(116) 및 냉매가 상기 실외기 유입관(116)을 유동할 수 있도록 하기 위하여 개방 가능한 제 5 밸브(145)가 포함된다.
공기 조화기(10)의 냉방 과정에서, 상기 제 5 밸브(145)가 개방되면 상기 실내기(30)에서 토출된 냉매는 상기 실외기 유입관(116)을 거쳐 상기 실외기(20)로 유입될 수 있다.
위에서 설명한 입출배관(111,112,113,114) 및 다수의 배관(115,116,117, 118,123)은 넓은 의미에서, 상기 냉매배관(110)의 일 구성인 것으로 이해될 수 있다.
이하에서는, 공기 조화기(10)의 냉방 또는 난방운전시, 상기 다단 압축유닛(100)에서의 냉매 흐름에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방 운전과정에서 냉매의 흐름을 보여주는 시스템 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 난방 운전과정에서 냉매의 흐름을 보여주는 시스템 도면이다.
도 3을 참조하면, 공기 조화기의 냉방 과정에서 상기 실외기(20)의 제 1 압축기(21) 및 실외 열교환기(23)를 거친 냉매는 상기 제 1 입출배관(111)을 통하여 상기 과냉각 열교환기(120)로 유입된다.
상세히, 상기 제 1 입출배관(111)을 유동하는 냉매 중 적어도 일부 냉매는 상기 분지배관(123)으로 분지되며 상기 팽창장치(125)를 거쳐 상기 제 2 열교환부(120b)로 유동한다. 그리고, 상기 분지배관(123)으로 분지된 냉매를 제외한 나머지 냉매는 상기 제 1 열교환부(120a)로 유동한다.
상기 제 제 1 열교환부(120a) 및 제 2 열교환부(120b)간에 열교환이 이루어진다. 상기 분지배관(123)을 유동하는 냉매는 상기 팽창장치(125)에서 감압(감온)되었으므로, 상기 제 1 열교환부(120a)로부터 소정의 열을 얻게 된다.
그리고, 상기 제 2 열교환부(120b)를 거친 냉매는 상기 합지관(118)으로 유동하며, 상기 냉매 배관(110)을 유동하는 냉매와 합지된다. 이 때, 상기 제 1 밸브(141)는 개방되며, 상기 제 2 밸브(142)는 폐쇄될 수 있다.
이와 같이, 냉매가 상기 실내기(30)로 유입되기 전 상기 과냉각 열교환기(120)에서 추가 냉각될 수 있으므로, 냉방 성능이 향상될 수 있다는 효과가 있다.
합지된 냉매는 상기 제 3 입출배관(113)을 거쳐 상기 실내기(30)로 유입될 수 있다. 상기 실내기(30)의 실내 열교환기(33)를 거친 냉매는 상기 제 4 입출배관(114)을 통하여 상기 다단 압축유닛(100)으로 유입된다.
상기 다단 압축유닛(100)의 냉매는 상기 실외기 유입관(116)을 통하여 상기 제 2 입출배관(112)으로 유동하며, 상기 실외기(20)로 토출된다. 이 때, 상기 제 5 밸브(145)는 개방되며, 상기 제 3 밸브(143)는 폐쇄될 수 있다.
도 4를 참조하면, 공기 조화기의 난방 과정에서 상기 실외기(20)의 제 1 압축기(21)를 거친 냉매는 상기 제 2 입출배관(112)을 통하여 상기 다단 압축유닛(100)으로 유입된다.
냉매는 상기 제 2 입출배관(112)을 거쳐 상기 흡입배관(115)으로 유동되며, 상기 흡입포트(131)를 통하여 상기 제 2 압축기(130)로 유입된다. 이 때, 상기 제 3 밸브(143)는 개방되며, 상기 제 5 밸브(145)는 폐쇄된다.
상기 제 2 압축기(130)로 유입된 냉매는 상기 제 2 압축기(130)에서 추가 압축된 후 상기 토출포트(132)를 통하여 상기 실내기(30)로 유입된다.
한편, 상기 실내기(30)로 유입된 냉매는 상기 실내 열교환기(33) 및 실내 팽창장치(35)를 거친 후, 상기 제 3 입출배관(113)을 통하여 상기 다단 압축유닛(100)으로 유입된다.
그리고, 상기 냉매배관(110)을 통하여 상기 과냉각 열교환기(120)의 제 1 열교환부(120a)를 유동하게 된다. 이 때, 상기 제 1 밸브(141)는 폐쇄되어 냉매가 상기 합지관(118)으로 유동되는 것이 방지될 수 있다.
상기 과냉각 열교환기(120)를 거친 냉매 중 적어도 일부는 상기 분지배관(123)으로 바이패스 된다. 바이패스 된 냉매는 상기 팽창장치(125)를 거쳐 상기 제 2 열교환부(120b)로 유입된다.
상기 제 2 열교환부(120b)를 유동하는 냉매는 상기 제 1 열교환부(120a)를 유동하는 냉매와 열교환 되며, 이 과정에서 상기 제 1 열교환부(120a)를 유동하는 냉매는 과냉각 되며, 상기 제 2 열교환부(120b)를 유동하는 냉매는 온도가 상승하게 된다.
상기 제 2 열교환부(120b)를 거친 냉매는 상기 인젝션 배관(117)으로 유동하며, 상기 인젝션 포트(133)를 통하여 상기 제 2 압축기(130)로 인젝션 될 수 있다. 이 때, 상기 제 2 밸브(142)는 개방되며 상기 제 1 밸브(141)는 폐쇄되어, 상기 제 2 열교환부(120b)를 통과한 냉매는 상기 합지관(118)으로 유입되는 것이 방지되고 상기 인젝션 포트(133)로 유입될 수 있다.
이와 같이, 냉매 배관(110)을 유동하는 냉매 중 적어도 일부가 바이패스 되어 사이 제 2 압축기(130)로 인젝션 될 수 있으므로, 압축기를 순환하는 냉매의 양을 증대될 수 있고 이에 따라 난방 능력이 향상될 수 있다는 장점이 있다.
한편, 상기 제 2 압축기(130)의 토출온도가 비정상적으로 상승되는 경우, 상기 팽창장치(125)에서 감압된 냉매가 상기 제 2 압축기(130)로 유입될 수 있으므로, 상기 토출온도를 낮출 수 있다는 효과가 발생한다.
인젝션 된 냉매는 상기 흡입포트(131)를 통하여 유입된 냉매와 혼합되어 상기 제 2 압축기(130)에서 압축된 후 상기 토출포트(132)를 통하여 상기 실내기(30)로 배출될 수 있다. 이 때, 상기 제 4 밸브(144)는 개방될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어 구성을 보여주는 블럭도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방 운전시 제어 방법을 보여주는 플로우 챠트이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 난방 운전시 제어 방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(10)에는, 공기 조화기(10)의 작동과 관련한 소정 명령을 입력할 수 있는 입력부(51)와, 상기 제 2 압축기(130)의 토출냉매 온도를 감지하기 위한 토출온도 센서(52), 공기 조화기(10)가 설치되는 외기온도를 감지하기 위한 외기온도 센서(53) 및 이들 구성을 제어하는 제어부(50)가 포함된다.
상기 공기 조화기(10)가 난방 운전을 수행하는 경우, 외기 조건(난방 조건)에 따라 요구되는 난방성능이 달라질 수 있다. 일례로, 외기 온도가 극저온일 경우 공기 조화기의 난방 성능은 외기 온도가 상대적으로 고온일 경우에 비하여 낮아질 수 있다.
따라서, 외기 온도가 설정온도 이하의 저온일 경우에는, 상기 제 2 압축기(130)에 냉매를 인젝션 하는 제어를 통하여 상기 제 2 압축기(130)에 순환되는 냉매의 양을 증대시킬 수 있다.
한편, 상기 제 2 압축기(130)의 토출온도가 설정온도 이상의 고온일 경우에는, 상대적으로 저온 저압인 냉매, 즉 상기 팽창장치(125)를 통과한 냉매를 상기 제 2 압축기(130)에 인젝션 함으로써, 상기 토출온도를 낮출 수 있다.
상기 팽창장치(125)의 개도에 따라, 상기 제 2 압축기(130)로 인젝션 되는 냉매의 양을 조절할 수 있다. 상기 난방 조건이 좋지 않을 경우, 즉 외기가 제 1 설정온도 이하의 저온인 경우 또는 상기 토출온도가 제 2 설정온도 이상의 고온인 경우, 상기 팽창장치(125)의 개도를 크게 하여 상기 제 2 압축기(130)로 인젝션 되는 냉매의 양을 증대시킬 수 있다.
한편, 상기한 바와 같이, 상기 입력부(51)등의 조작을 통하여, 공기 조화기(10)가 냉방 또는 난방운전을 수행하는지 여부에 따라, 제 1 밸브(141) 내지 제 5 밸브(145)의 개폐를 조절하여 냉매의 순환방향을 제어할 수 있다.
도 6을 참조하여, 상기 공기 조화기(10)가 냉방운전을 수행하는 경우의 제어방법을 간단하게 설명한다.
상기 공기 조화기(10)의 전원이 ON 되고, 상기 입력부(51)등을 통하여 냉방모드가 선택된다(S11).
그리고, 냉방 모드에 따라, 유량 조절부, 즉 다수의 밸브(141~145)의 온/오프가 제어될 수 있다. 상기한 바와 같이, 상기 제 1 밸브(141) 및 제 5 밸브(145)는 개방되고, 상기 제 2 밸브(142), 제 3 밸브(143) 및 제 4 밸브(144)는 폐쇄될 수 있다(S12).
그리고, 상기 팽창장치(125)는 ON될 수 있다. 상기 분지배관(123)을 통하여 바이패스 된 냉매는 상기 팽창장치(125)를 통과하면서 감압되고, 상기 과냉각 열교환기(120)를 거치게 된다.
상기 냉매배관(110)을 유동하는 냉매와 상기 분지배관(123)을 유동하는 냉매는 서로 열교환 후 합지되며, 상기 실내기(30)로 유입될 수 있다. 결국, 냉매가 상기 과냉각 열교환기(120)를 거치면서 과냉각 되어 상기 실내 열교환기(33)로 유입됨으로써 냉방 성능이 향상될 수 있다는 효과가 나타난다(S13,S14).
도 7을 참조하여, 상기 공기 조화기(10)가 난방운전을 수행하는 경우의 제어방법을 간단하게 설명한다.
상기 공기 조화기(10)의 전원이 ON 되고, 상기 입력부(51)등을 통하여 난방모드가 선택된다(S21).
그리고, 난방 모드에 따라, 유량 조절부, 즉 다수의 밸브(141~145)의 온/오프가 제어될 수 있다. 상기한 바와 같이, 상기 제 2 밸브(142), 제 3 밸브(143) 및 제 4 밸브(144)는 개방되고, 상기 제 1 밸브(141) 및 제 5 밸브(145)는 폐쇄될 수 있다(S22).
상기 외기온도 센서(53)를 통하여 난방 조건(외기 조건)을 인식하며, 상기 토출온도 센서(52)를 통하여 상기 제 2 압축기(130)의 토출냉매 온도를 인식할 수 있다. 상기 난방 조건 또는 토출온도에 의하여, 상기 제 2 압축기(130)로 인젝션 될 냉매의 양이 결정될 수 있다.
감지된 난방 조건 또는 토출온도에 따라, 상기 팽창장치(125)의 ON/OFF가 제어될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 밸브(142)가 개방되는 것에 의하여, 상기 팽창장치(125)에서 감압된 냉매는 상기 제 2 압축기(130)로 인젝션 될 수 있다.
상세히, 상기 팽창장치(125)가 ON 되면, 상기 분지배관(123)을 통하여 바이패스 된 냉매는 상기 팽창장치(125)를 통과하면서 감압되고, 상기 과냉각 열교환기(120)를 거치게 된다.
상기 과냉각 열교환기(120)를 거친 냉매는 상기 제 2 압축기(130)로 인젝션 되어 상기 제 2 압축기(130)를 순환하는 냉매의 양을 증대시킬 수 있다. 이 경우, 난방 성능이 향상되거나, 상기 제 2 압축기(130)의 토출냉매 온도가 저감될 수 있다.
그리고, 상기 팽창장치(125)의 개도에 따라 상기 제 2 압축기(130)로 인젝션 되는 냉매의 양이 달라질 수 있다.
일례로, 상기 난방 조건이 좋지 않은 경우, 즉 외기 온도가 극저온일 경우 또는 상기 토출온도가 설정온도 이상일 경우 상기 팽창장치(125)의 개도를 크게 하여 상기 제 2 압축기(130)로 인젝션 되는 냉매의 양을 증대시킬 수 있다(S23,S24,S25).
이와 같이, 난방운전 모드에서 냉매 시스템을 순환하는 냉매의 일부를 바이패스 하여 압축기로 인젝션함으로써 압축기를 순환하는 냉매의 양을 증대시킬 수 있고, 이에 따라 난방 능력이 향상되고 압축기의 토출온도가 저감될 수 있다는 효과가 나타난다.
10 : 공기 조화기 20 : 실외기
21 : 제 1 압축기 23 : 실외 열교환기
25 : 실외 팽창장치 30 : 실내기
33 : 실내 열교환기 35 : 실내 팽창장치
100 : 다단 압축유닛 110 : 냉매배관
111,112,113,114 : 입출배관 120 : 과냉각 열교환기
130 : 제 2 압축기 141,142,143,144,145 : 밸브

Claims (12)

  1. 실외공간에 배치되며, 냉매를 압축하는 제 1 압축기 및 외기와 열교환하는 실외 열교환기가 구비되는 실외기;
    실내공간에 배치되며, 실내 공기와 열교환하는 실내 열교환기가 구비되는 실내기; 및
    상기 실외기와 실내기를 연결하는 다단 압축유닛이 포함되고,
    상기 다단 압축유닛에는,
    상기 제 1 압축기에서 토출된 냉매가 추가 압축 가능하도록 하는 제 2 압축기;
    상기 실외 열교환기 또는 실내 열교환기에서 응축된 냉매가 과냉각 되도록 하는 과냉각 열교환기;
    상기 제 1 압축기에서 압축된 냉매를 상기 제 2 압축기로 가이드 하는 흡입배관; 및
    상기 흡입배관에 제공되며, 냉방 또는 난방운전 모드에 따라 선택적으로 개방되는 밸브 부재가 포함되는 공기 조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다단 압축유닛에는,
    상기 실외기 또는 실내기에서 토출된 냉매가 상기 다단 압축유닛으로 유입되도록 하는 유입배관;
    상기 유입배관을 거친 냉매가 유동되는 메인배관;
    상기 메인배관으로부터 분지되는 분지배관; 및
    상기 분지배관을 유동하는 냉매를 팽창시키는 팽창장치가 더 포함되는 공기 조화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 팽창장치를 거친 냉매는 상기 과냉각 열교환기에서 상기 응축된 냉매와 열교환 되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    난방 모드에서, 상기 응축된 냉매와 열교환된 냉매는 상기 제 2 압축기로 유입되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    난방 모드에서, 상기 제 1 압축기에서 압축된 냉매는 상기 제 2 압축기에서 추가 압축되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  6. 제 3 항에 있어서,
    냉방 모드에서, 상기 응축된 냉매와 열교환된 냉매는 상기 메인배관으로 합지되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 압축기의 토출냉매 온도를 감지하기 위한 토출온도 센서 및 외기의 온도를 감지하기 위한 외기온도 센서가 더 포함되며,
    상기 팽창장치는 상기 토출온도 센서 또는 외기온도 센서에서 인식된 온도값에 기초하여, 그 개도가 조절되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  8. 제 1 압축기 및 실외 열교화기가 구비되는 실외기와, 실내 열교환기가 구비되는 실내기를 포함하는 공기 조화기에 있어서,
    상기 제 1 압축기에서 압축된 냉매가 상기 실외 열교환기 또는 실내 열교환기에서 응축되도록 하는 단계;
    상기 실외 열교환기 또는 실내 열교환기에서 토출된 냉매가 제 2 압축기를 구비하는 다단 압축유닛으로 유입되는 단계;
    상기 다단 압축유닛으로 유입된 냉매 중 적어도 일부의 냉매가 팽창되는 단계; 및
    팽창된 상기 냉매가 과냉각 열교환기에서 열교환되는 단계가 포함되며,
    난방모드에서 상기 제 1 압축기에서 압축된 냉매는 상기 제 2 압축기로 유입되고, 냉방모드에서 상기 제 1 압축기에서 압축된 냉매는 상기 제 2 압축기로의 유입이 제한되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    냉방 모드에서,
    팽창된 상기 일부의 냉매는 상기 다단 압축유닛으로 유입된 냉매 중 나머지 냉매와 열교환 되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    팽창된 상기 냉매가 상기 과냉각 열교환기에서 열교환된 후, 상기 나머지 냉매와 합지되는 단계가 더 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    난방 모드에서,
    상기 과냉각 열교환기에서 열교환된 냉매는 제 2 압축기에 인젝션 되는 단계가 더 포함되는 공기 조화기의 제어방법.
  12. 삭제
KR1020110076381A 2011-08-01 2011-08-01 공기 조화기 및 그 제어방법 KR101270816B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110076381A KR101270816B1 (ko) 2011-08-01 2011-08-01 공기 조화기 및 그 제어방법
PCT/KR2012/006141 WO2013019072A2 (en) 2011-08-01 2012-08-01 Air conditioner and method of controlling the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110076381A KR101270816B1 (ko) 2011-08-01 2011-08-01 공기 조화기 및 그 제어방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130014740A KR20130014740A (ko) 2013-02-12
KR101270816B1 true KR101270816B1 (ko) 2013-06-05

Family

ID=47629805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110076381A KR101270816B1 (ko) 2011-08-01 2011-08-01 공기 조화기 및 그 제어방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101270816B1 (ko)
WO (1) WO2013019072A2 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101702736B1 (ko) 2015-01-12 2017-02-03 엘지전자 주식회사 공기 조화기

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004293813A (ja) * 2003-03-25 2004-10-21 Sanyo Electric Co Ltd 冷媒サイクル装置
JP2005315506A (ja) * 2004-04-28 2005-11-10 Kobe Steel Ltd ２段スクリュ冷凍機

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05296584A (ja) * 1992-04-23 1993-11-09 Hitachi Ltd 冷凍装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004293813A (ja) * 2003-03-25 2004-10-21 Sanyo Electric Co Ltd 冷媒サイクル装置
KR100556170B1 (ko) 2003-03-25 2006-03-06 산요덴키가부시키가이샤 냉매 사이클 장치
JP2005315506A (ja) * 2004-04-28 2005-11-10 Kobe Steel Ltd ２段スクリュ冷凍機

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013019072A3 (en) 2013-04-25
KR20130014740A (ko) 2013-02-12
WO2013019072A2 (en) 2013-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2325578B1 (en) Heat pump
KR101192346B1 (ko) 히트 펌프식 급탕장치
KR101873597B1 (ko) 공기 조화기
US20130167559A1 (en) Heat pump and control method thereof
KR102122499B1 (ko) 냉각 시스템 및 그 제어방법
KR101155497B1 (ko) 히트펌프식 급탕장치
WO2021039087A1 (ja) 熱源ユニット及び冷凍装置
KR101170274B1 (ko) 1단 병렬 압축기를 조합한 부하 능동형 히트 펌프
KR101973204B1 (ko) 냉장 냉동 복합 시스템 및 그 제어방법
JP6715655B2 (ja) 冷却装置
JP5872052B2 (ja) 空気調和装置
KR101161381B1 (ko) 냉동 사이클 장치
KR20120122704A (ko) 공기 조화기 및 그 제어방법
KR102059047B1 (ko) 히트펌프 시스템 및 그 제어방법
KR101964946B1 (ko) 외기온도 보상형 고효율 냉각시스템
KR101860950B1 (ko) 냉장 냉동 복합 시스템 및 그 제어방법
KR102008710B1 (ko) 공기 조화기 및 그 제어방법
KR101270816B1 (ko) 공기 조화기 및 그 제어방법
WO2021010130A1 (ja) 冷凍装置
KR102032183B1 (ko) 공기 조화기 및 그 제어방법
KR102104818B1 (ko) 칠러
KR20080008768A (ko) 브라인 열교환기를 이용한 공기조화장치 및 방법
KR100743719B1 (ko) 멀티형 공기조화기의 고압상승 방지방법
KR102177952B1 (ko) 공기조화기
KR102087677B1 (ko) 공조 냉장 복합 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160422

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170414

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180413

Year of fee payment: 6