KR20200009765A - An air conditioning system and a method for controlling the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an air conditioner and a control method thereof. According to an embodiment of the present invention, the air conditioner comprises: a compressor having a suction port and an injection port and compressing a refrigerant; a condenser disposed on an outlet side of the compressor and connected to a water inlet flow path and a water outlet flow path of water; an indoor heat exchanger performing heat exchange between a main refrigerant pipe branching from an outlet side of the condenser and an injection pipe connected to the injection port; and an injection expansion device installed in the injection pipe. The injection pipe injects the refrigerant into the compressor so that the refrigerant can be mixed with a refrigerant compressed at a single stage in the compressor.

Description

공기조화기 및 그 제어방법{An air conditioning system and a method for controlling the same}An air conditioning system and a method for controlling the same

본 발명은 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioner and a control method thereof.

공기 조화기는 소정공간의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 기기이다. 일반적으로, 상기 공기 조화기에는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기가 포함되며, 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉동 사이클이 구동되어, 상기 소정공간을 냉방 또는 난방할 수 있다. An air conditioner is a device for maintaining air in a predetermined space in a state most suitable for use and purpose. In general, the air conditioner includes a compressor, a condenser, an expansion device, and an evaporator, and a refrigeration cycle that performs compression, condensation, expansion, and evaporation processes of a refrigerant is driven to cool or heat the predetermined space. .

상기 소정공간은 상기 공기 조화기는 사용되는 장소에 따라, 다양하게 제안될 수 있다. 일례로, 상기 공기 조화기가 가정이나 사무실에 배치되는 경우, 상기 소정공간은 집 또는 건물의 실내 공간일 수 있다. 반면에, 상기 공기 조화기가 자동차에 배치되는 경우, 상기 소정 공간은 사람이 탑승하는 탑승 공간일 수 있다.The predetermined space may be variously proposed according to the place where the air conditioner is used. For example, when the air conditioner is disposed in a home or an office, the predetermined space may be an indoor space of a house or a building. On the other hand, when the air conditioner is disposed in a car, the predetermined space may be a boarding space in which a person boards.

공기 조화기가 냉방 운전을 수행하는 경우, 실외기에 구비되는 실외 열교환기가 응축기 기능을 하며 실내기에 구비되는 실내 열교환기가 증발기 기능을 수행한다. 반면에, 공기 조화기가 난방 운전을 수행하는 경우, 상기 실내 열교환기가 응축기 기능을 하며 상기 실외 열교환기가 증발기 기능을 수행한다.When the air conditioner performs the cooling operation, the outdoor heat exchanger provided in the outdoor unit functions as a condenser, and the indoor heat exchanger provided in the indoor unit performs an evaporator function. On the other hand, when the air conditioner performs a heating operation, the indoor heat exchanger functions as a condenser and the outdoor heat exchanger functions as an evaporator.

한편, 상기 공기 조화기에는 상기 응축기에서 응축된 고압의 냉매와, 상기 응축된 냉매를 감압한 저압의 냉매간에 열교환을 수행하는 내부 열교환기가 더 포함될 수 있다. 상기 내부 열교환기에서의 냉매 열교환 과정에서, 상기 저압의 냉매는 흡열하여 기화되며 상기 기화된 냉매는 압축기로 인젝션될 수 있다.The air conditioner may further include an internal heat exchanger configured to perform heat exchange between the high pressure refrigerant condensed in the condenser and the low pressure refrigerant depressurizing the condensed refrigerant. In the refrigerant heat exchange process in the internal heat exchanger, the low pressure refrigerant may endothermic and vaporize, and the vaporized refrigerant may be injected into the compressor.

상기 압축기로 인젝션 되는 냉매(이하, 인젝션 냉매)의 양은 인젝션 팽창장치의 개도에 의하여 조절될 수 있다. 상기 인젝션 팽창장치의 개도가 감소되면 상기 인젝션 되는 냉매의 양이 감소하여 인젝션 냉매의 과열도가 증가하며, 이와 반대로 상기 인젝션 팽창장치의 개도가 증대되면 상기 인젝션 되는 냉매의 양이 증가하여 상기 인젝션 냉매의 과열도가 감소할 수 있다. The amount of refrigerant injected into the compressor (hereinafter referred to as injection refrigerant) may be controlled by the opening degree of the injection expansion device. When the opening degree of the injection expansion device decreases, the amount of the injected refrigerant decreases to increase the superheat degree of the injection refrigerant. On the contrary, when the opening degree of the injection expansion device increases, the amount of the injected refrigerant increases to increase the injection refrigerant. The superheat can be reduced.

상기 압축기에는 기상 냉매가 인젝션 되어야 하며, 액 냉매가 인젝션 될 경우 압축기의 동작 신뢰성에 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 종래기술에 따르면, 상기 인젝션 팽창장치의 개도를 충분히 감소하여 인젝션 냉매의 과열도를 높이고, 상기 압축기의 신뢰성을 확보하는 제어를 수행하여 왔다.The gaseous refrigerant must be injected into the compressor, and when the liquid refrigerant is injected, a problem may occur in the operation reliability of the compressor. Therefore, according to the prior art, the opening degree of the injection expansion device is sufficiently reduced to increase the superheat degree of the injection refrigerant, and control has been performed to secure the reliability of the compressor.

그러나, 인젝션 냉매의 과열도가 너무 높으면, 상기 인젝션 냉매와 압축기에서 1단 압축된 냉매의 혼합이 이루어져 혼합가스 냉매를 형성할 때, 상기 혼합가스 냉매의 과열도가 불필요하게 높아져 압축기의 토출온도가 높아지는 문제점이 있었다. 결국, 압축기로의 냉매 인젝션을 통한 토출온도 감소 효과를 달성하기 어려운 문제점이 있었다.However, if the superheat degree of the injection refrigerant is too high, when the injection refrigerant is mixed with the refrigerant compressed in the first stage in the compressor to form a mixed gas refrigerant, the superheat degree of the mixed gas refrigerant is unnecessarily high and the discharge temperature of the compressor is increased. There was a problem of increasing. As a result, it is difficult to achieve the effect of reducing the discharge temperature through the refrigerant injection into the compressor.

본 출원인은 종래기술과 관련하여, 아래와 같은 출원을 실시하여 등록받은 바 있다.Applicant has been registered by carrying out the following application with respect to the prior art.

1. 등록번호 (등록일) : 10-1402158 (2014년 5월 26일)1.Registration No. (Registration Date): 10-1402158 (May 26, 2014)

2. 발명의 명칭 : 공기조화 시스템2. Name of invention: air conditioning system

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 압축기로 중간압의 냉매를 인젝션 함으로써, 압축기의 토출온도를 낮출 수 있고 이에 따라 압축기의 동작 신뢰성을 확보할 수 있는 공기 조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention to solve the above problems, by injecting a refrigerant of medium pressure into the compressor, it is possible to lower the discharge temperature of the compressor, thereby providing an air conditioner and a control method that can ensure the operation reliability of the compressor. It aims to do it.

또한, 압축기로 인젝션 된 냉매와 압축기에서 1단 압축된 냉매의 혼합 냉매, 즉 압축기에서 2단 압축될 혼합 냉매의 과열도를 추정 또는 계산할 수 있는 공기 조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide an air conditioner capable of estimating or calculating the superheat degree of the mixed refrigerant of the refrigerant injected into the compressor and the refrigerant compressed in the first stage of the compressor, that is, the mixed refrigerant to be compressed in the second stage of the compressor, and a control method thereof. do.

또한, 상기 추정된 과열도에 기초하여 인젝션 팽창장치의 개도를 조절함으로써 안정적인 냉동 사이클을 구동할 수 있는 공기 조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide an air conditioner capable of driving a stable refrigeration cycle by adjusting the opening degree of the injection expansion device based on the estimated degree of superheat, and a control method thereof.

본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 흡입포트 및 인젝션 포트를 가지며, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기의 출구측에 배치되며, 물의 입수유로 및 출수유로가 연결되는 응축기; 상기 응축기의 출구측에서 분지되는 메인 냉매배관 및 상기 인젝션 포트에 연결되는 인젝션 배관간에 열교환을 수행하는 내부 열교환기; 및 상기 인젝션 배관에 설치되는 인젝션 팽창장치가 포함되며, 상기 인젝션 배관은 상기 냉매를 상기 압축기로 인젝션 하여 상기 압축기에서 1단 압축된 냉매와 혼합되는 것을 특징으로 한다.An air conditioner according to an embodiment of the present invention includes a compressor having a suction port and an injection port and compressing a refrigerant; A condenser disposed at an outlet side of the compressor and connected to an inflow channel and an outflow channel of water; An internal heat exchanger performing heat exchange between a main refrigerant pipe branched at an outlet side of the condenser and an injection pipe connected to the injection port; And an injection expansion device installed in the injection pipe, wherein the injection pipe injects the refrigerant into the compressor, and mixes the refrigerant compressed with the first stage compressor in the compressor.

상기 혼합된 냉매의 과열도를 계산하여, 상기 인젝션 팽창장치의 개도를 증가 또는 감소 제어하여, 압축기에서 2단 압축되는 냉매의 물성치를 최적으로 제어할 수 있다. By calculating the degree of superheat of the mixed refrigerant, by increasing or decreasing the opening degree of the injection expansion device, it is possible to optimally control the physical properties of the refrigerant compressed in two stages in the compressor.

상기 압축기의 토출온도와, 냉동 사이클의 고압 및 인젝션 입구온도 센서에서 감지된 온도값을 환산한 압력값을 이용하여, 상기 혼합된 냉매의 온도값을 결정함으로써, 실제 냉매의 물성치를 정확하게 도출할 수 있다. By determining the temperature value of the mixed refrigerant using the discharge temperature of the compressor and the pressure value converted from the high pressure of the refrigeration cycle and the temperature value detected by the injection inlet temperature sensor, the physical properties of the actual refrigerant can be accurately derived. have.

상기 결정된 혼합된 냉매의 온도값과, 상기 인젝션 입구온도 센서의 온도값을 이용하여, 상기 혼합된 냉매의 과열도를 결정하므로, 인젝션 팽창장치의 정확한 제어를 수행할 수 있다. Since the superheat degree of the mixed refrigerant is determined using the determined temperature value of the mixed refrigerant and the temperature value of the injection inlet temperature sensor, accurate control of the injection expansion device can be performed.

상기 결정된 과열도가 기 설정된 과열도보다 큰 것으로 인식되면, 상기 인젝션 팽창장치의 개도를 증가한다.If it is recognized that the determined degree of superheat is greater than the preset degree of superheat, the opening degree of the injection expansion device is increased.

상기 결정된 과열도가 상기 기 설정된 과열도 이하인 것으로 인식되면, 상기 인젝션 팽창장치의 개도를 감소한다.If it is recognized that the determined degree of superheat is less than or equal to the predetermined degree of superheat, the opening degree of the injection expansion device is reduced.

다른 측면에 따른 공기 조화기의 제어방법에는, 압축기의 토출측 온도 및 압력을 감지하는 단계; 내부 열교환기의 유입측에서, 상기 압축기로 인젝션 되는 인젝션 냉매의 입구온도를 감지하는 단계; 및According to another aspect, a control method of an air conditioner includes: detecting a discharge side temperature and a pressure of a compressor; Detecting an inlet temperature of the injection refrigerant injected into the compressor at an inlet side of an internal heat exchanger; And

상기 압축기의 토출측 온도 및 압력과, 상기 인젝션 냉매의 입구온도를 이용하여, 상기 압축기 내부의 혼합냉매의 온도를 결정하는 단계가 포함된다.And determining the temperature of the mixed refrigerant in the compressor by using the discharge side temperature and the pressure of the compressor and the inlet temperature of the injection refrigerant.

상기 결정된 혼합냉매의 온도와, 상기 인젝션 냉매의 입구온도를 이용하여, 상기 혼합냉매의 과열도를 결정하는 단계 및 상기 결정된 과열도에 기초하여, 상기 압축기로 인젝션 되는 인젝션 냉매의 양을 조절하는 단계가 더 포함된다. Determining the superheat degree of the mixed refrigerant using the determined temperature of the mixed refrigerant and the inlet temperature of the injection refrigerant, and adjusting the amount of the injection refrigerant injected into the compressor based on the determined superheat degree. Is further included.

공기 조화기의 운전모드에는, 상기 압축기로의 냉매 인젝션이 중단되는 일반 운전모드 및 상기 압축기로의 냉매 인젝션이 수행되는 인젝션 운전모드가 포함될 수 있다.The operation mode of the air conditioner may include a general operation mode in which refrigerant injection into the compressor is stopped and an injection operation mode in which refrigerant injection into the compressor is performed.

상기 일반 운전모드 수행 중에, 압축기의 토출온도가 기 설정온도 이상으로 형성되는 경우, 상기 압축기의 토출과열도가 기 설정과열도 이상으로 형성되는 경우, 또는 상기 압축기의 운전 주파수가 기 설정주파수 이상으로 형성되는 경우에, 상기 인젝션 운전모드에 돌입될 수 있으므로, 공기 조화기의 운전상태에 부합하는 운전모드의 수행이 가능하다. When the discharge temperature of the compressor is formed above the preset temperature during the normal operation mode, when the discharge superheat of the compressor is formed above the preset superheat, or the operating frequency of the compressor is above the preset frequency. When formed, the injection operation mode may be entered, and thus, the operation mode corresponding to the operation state of the air conditioner may be performed.

상기한 실시예에 따른 공기 조화기에 의하면, 압축기로 중간압의 냉매를 인젝션 함으로써, 압축기의 토출온도를 낮출 수 있고 이에 따라 압축기의 동작 신뢰성을 확보할 수 다. According to the air conditioner according to the above embodiment, by injecting a medium pressure refrigerant into the compressor, it is possible to lower the discharge temperature of the compressor, thereby ensuring the operational reliability of the compressor.

또한, 압축기의 토출온도, 냉동 사이클의 고압/저압을 이용하여 압축기 내부의 혼합 가스냉매의 온도를 계산하고, 상기 계산된 혼합 가스냉매의 온도와 내부 열교환기 입구측의 인젝션 입구온도를 이용하여 혼합 가스냉매의 과열도를 계산할 수 있다. In addition, the temperature of the mixed gas refrigerant in the compressor is calculated using the discharge temperature of the compressor and the high pressure / low pressure of the refrigeration cycle, and the mixture is mixed using the calculated temperature of the mixed gas refrigerant and the injection inlet temperature at the inlet side of the internal heat exchanger. The superheat degree of the gas refrigerant can be calculated.

이와 같이, 계산된 과열도 정보에 기초하여, 인젝션 팽창장치의 개도를 조절함으로써 압축기로 인젝션 되는 냉매량을 증가 또는 감소할 수 있고 이에 따라 혼합 가스냉매의 과열도를 최적값으로 유지할 수 있다.As such, based on the calculated superheat degree information, the amount of refrigerant injected into the compressor may be increased or decreased by adjusting the opening degree of the injection expansion device, thereby maintaining the superheat degree of the mixed gas refrigerant at an optimum value.

따라서, 압축기에서 액 냉매가 압축되는 현상을 방지하여 압축기의 동작 신뢰성을 확보할 수 있고, 압축기의 냉매 인젝션에 따른 압축기의 토출온도 저감효과도 얻을 수 있다. 결국, 공기 조화기의 안정적인 냉동 사이클을 구동할 수 있다.Therefore, it is possible to secure the operation reliability of the compressor by preventing the liquid refrigerant from being compressed in the compressor, and also to reduce the discharge temperature of the compressor according to the refrigerant injection of the compressor. As a result, a stable refrigeration cycle of the air conditioner can be driven.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 냉동 사이클 선도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 이용하여, 공기 조화기의 일반 운전모드 수행시 냉동 사이클의 고압(PH), 저압(PL) 및 중간압(PM)을 나타내는 P-h 선도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 이용하여, 공기 조화기의 인젝션 운전모드 수행시 냉동 사이클의 고압(PH), 저압(PL) 및 중간압(PM)을 나타내는 P-h 선도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.1 is a refrigeration cycle diagram showing the configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
2 shows the high pressure (P H ), the low pressure (P L ) and the medium pressure (P M ) of the refrigerating cycle when the general operation mode of the air conditioner is performed using the configuration of the air conditioner according to the embodiment of the present invention. Ph is indicative.
3 illustrates the high pressure (P H ), the low pressure (P L ), and the medium pressure (P M ) of the refrigeration cycle when the injection operation mode of the air conditioner is performed using the configuration of the air conditioner according to the embodiment of the present invention. Ph is indicative.
4 is a block diagram showing the configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of controlling an air conditioner according to an embodiment of the present invention.

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. Hereinafter, with reference to the drawings will be described a specific embodiment of the present invention. However, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can easily suggest other embodiments within the scope of the same idea.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 냉동 사이클 선도이다. 1 is a refrigeration cycle diagram showing the configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(10)에는, 냉매를 압축하는 압축기(100) 및 상기 압축기(100)의 흡입측에 제공되어 냉매 중 기상냉매와 액 냉매를 분리하는 기액분리기(150)가 포함된다. 상기 기액분리기(150)에서 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(100)의 흡입포트(103)로 흡입될 수 있다.1, in the air conditioner 10 according to an embodiment of the present invention, a compressor 100 for compressing a refrigerant and a suction side of the compressor 100 are provided to separate gaseous and liquid refrigerants from the refrigerant. The gas-liquid separator 150 is included. The gaseous refrigerant separated by the gas-liquid separator 150 may be sucked into the suction port 103 of the compressor 100.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 압축기(100)의 출구측에 배치되는 응축기(110)가 더 포함된다. 상기 응축기(110)는 상기 압축기(100)에서 토출된 고압의 냉매를 응축하는 열교환기로서 이해될 수 있다. The air conditioner 10 further includes a condenser 110 disposed at the outlet side of the compressor 100. The condenser 110 may be understood as a heat exchanger that condenses the high pressure refrigerant discharged from the compressor 100.

상기 응축기(110)는 물과 냉매간에 열교환 이루어지는 수냉매 열교환기로 구성된다. 상기 응축기(110)에는 물 유로가 연결되어, 냉매와 물간에 열교환이 이루어질 수 있다. 이 과정에서, 상기 물은 가열되어 가정 또는 건물에 급탕으로 공급될 수 있다. The condenser 110 is composed of a water refrigerant heat exchanger made of heat exchange between the water and the refrigerant. Water condenser 110 is connected to the condenser 110, the heat exchange between the refrigerant and water can be made. In this process, the water may be heated and supplied to the home or building as a hot water supply.

상기 물 유로에는, 상기 응축기(110)의 내부로 물을 유입시키는 입수유로(121) 및 상기 응축기(110)에서 열교환 된 물을 배출시키는 출수유로(125)가 포함된다. 상기 출수유로(125)를 통하여 배출되는 물의 온도는 약 65℃를 형성할 수 있다.The water passage includes an inflow passage 121 for introducing water into the condenser 110 and an outlet passage 125 for discharging the heat exchanged water from the condenser 110. The temperature of the water discharged through the water discharge passage 125 may form about 65 ° C.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 응축기(110)의 출구측에 배치되어 상기 응축기(110)에서 응축된 냉매를 감압하는 메인 팽창장치(160)가 더 포함된다. 상기 메인 팽창장치(160)는 내부 열교환기(130)의 출구측에 배치될 수 있다. The air conditioner 10 further includes a main expansion device 160 disposed at the outlet side of the condenser 110 to depressurize the refrigerant condensed in the condenser 110. The main expansion device 160 may be disposed at the outlet side of the internal heat exchanger 130.

일례로, 상기 메인 팽창장치(160)에는, 개도 조절에 의하여 냉매의 감압 정도를 제어할 수 있는 전자 팽창밸브(Electronic Expansion Valve, EEV)가 포함될 수 있다.For example, the main expansion device 160 may include an electronic expansion valve (EEV) for controlling the degree of decompression of the refrigerant by adjusting the opening degree.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 메인 팽창장치(160)의 출구측에 배치되며 상기 메인 팽창장치(160)에서 감압된 냉매를 증발시키는 증발기(140)가 더 포함된다. 상기 증발기(140)는 냉매와 공기간에 열교환이 수행되는 공기-냉매 열교환기로 구성될 수 있다. 상기 증발기(140)의 일측에는, 상기 증발기(140)를 향하여 공기를 불어주는 증발팬(141)이 설치될 수 있다.The air conditioner 10 further includes an evaporator 140 disposed at an outlet side of the main expansion device 160 and evaporating the refrigerant decompressed in the main expansion device 160. The evaporator 140 may be configured as an air-refrigerant heat exchanger in which heat exchange is performed between the refrigerant and the air. On one side of the evaporator 140, an evaporation fan 141 for blowing air toward the evaporator 140 may be installed.

상기 증발기(140)의 출구측에는 상기 기액분리기(150)가 설치된다. 상기 증발기(140)에서 증발된 냉매는 상기 기액분리기(150)로 유입되며 기액분리 되며, 분리된 기상냉매는 상기 압축기(100)로 흡입될 수 있다. The gas-liquid separator 150 is installed at the outlet side of the evaporator 140. The refrigerant evaporated in the evaporator 140 is introduced into the gas-liquid separator 150 and gas-liquid separated, and the separated gaseous refrigerant may be sucked into the compressor 100.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 압축기(100), 응축기(110), 메인 팽창장치(160), 증발기(140 및 기액분리기(150)를 연결하여, 냉매의 유동을 가이드 하는 냉매배관(50)이 더 포함된다.The air conditioner 10 is connected to the compressor 100, the condenser 110, the main expansion device 160, the evaporator 140 and the gas-liquid separator 150, the refrigerant pipe 50 for guiding the flow of the refrigerant (50) ) Is further included.

상기 냉매배관(50)에는, 상기 응축기(110)의 출구측에 위치되는 분지부(51)와, 상기 분지부(51)로부터 상기 메인 팽창장치(160)로 연장되는 메인 냉매배관(52) 및 상기 압축기(100)의 인젝션 포트(105)로 연장되는 인젝션 배관(55)이 포함된다. The refrigerant pipe 50 includes a branch 51 located at the outlet side of the condenser 110, a main refrigerant pipe 52 extending from the branch 51 to the main expansion device 160, and The injection pipe 55 extending to the injection port 105 of the compressor 100 is included.

상기 응축기(110)에서 응축된 냉매는 상기 분지부(51)에서 상기 메인 냉매배관(52) 및 상기 인젝션 배관(55)으로 분지되어 유동할 수 있다. 상기 분지부(51)로부터 상기 메인 냉매배관(52)으로 유동하는 냉매는 "메인 냉매", 상기 분지부(51)로부터 상기 인젝션 배관(55)으로 유동하는 냉매을 "인젝션 냉매"라 이름할 수 있다. The refrigerant condensed in the condenser 110 may branch and flow from the branch part 51 to the main refrigerant pipe 52 and the injection pipe 55. The refrigerant flowing from the branch part 51 to the main refrigerant pipe 52 may be referred to as "main refrigerant", and the refrigerant flowing from the branch part 51 to the injection pipe 55 may be referred to as "injection refrigerant". .

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 분지부(51)의 출구측에 배치되는 내부 열교환기(130)가 더 포함된다. 상기 내부 열교환기(130)에서는 상기 메인 냉매배관(52)의 냉매와, 상기 인젝션 배관(55)의 냉매간에 열교환이 이루어질 수 있다. 일례로, 상기 내부 열교환기(130)에는, 다수의 판이 적층되어 구성되는 판형 열교환기가 포함될 수 있다.The air conditioner 10 further includes an internal heat exchanger 130 disposed at an outlet side of the branch 51. The internal heat exchanger 130 may exchange heat between the refrigerant of the main refrigerant pipe 52 and the refrigerant of the injection pipe 55. For example, the internal heat exchanger 130 may include a plate heat exchanger configured by stacking a plurality of plates.

상기 인젝션 배관(55)에는, 상기 내부 열교환기(130)로 유입되는 인젝션 냉매를 감압하는 인젝션 팽창장치(165)가 설치될 수 있다. 일례로, 상기 인젝션 팽창장치(165)에는, 개도 조절에 의하여 냉매의 감압 정도를 제어할 수 있는 전자 팽창밸브(Electronic Expansion Valve, EEV)가 포함될 수 있다.An injection expansion device 165 may be installed in the injection pipe 55 to reduce the injection refrigerant flowing into the internal heat exchanger 130. For example, the injection expansion device 165 may include an electronic expansion valve (EEV) capable of controlling the degree of decompression of the refrigerant by adjusting the opening degree.

상기 인젝션 배관(55)의 냉매는 상기 인젝션 팽창장치(165)에서 감압되므로 저온을 형성하며, 상기 내부 열교환기(130)에서 상대적으로 고온을 형성하는 메인 냉매배관(52)의 냉매로부터 흡열할 수 있다. 이 과정에서, 상기 메인 냉매배관(52)의 냉매는 방열하여 과냉각 되고, 상기 인젝션 배관(55)의 냉매는 기화될 수 있다.Since the refrigerant in the injection pipe 55 is decompressed in the injection expansion device 165 to form a low temperature, the refrigerant in the main refrigerant pipe 52 which forms a relatively high temperature in the internal heat exchanger 130 may absorb heat. have. In this process, the refrigerant of the main refrigerant pipe 52 may be supercooled by dissipating heat, and the refrigerant of the injection pipe 55 may be vaporized.

상기 기화된 인젝션 배관(55)의 냉매, 즉 인젝션 냉매는 중간압(PM)을 형성하며, 상기 인젝션 포트(105)를 통하여 상기 압축기(100)의 중간압을 형성하는 압축실로 인젝션 될 수 있다. 그리고, 상기 인젝션 냉매는 상기 흡입포트(103)에서 흡입되어 1단 압축된 냉매와 혼합되어 "혼합냉매"를 형성할 수 있다. 상기 혼합냉매는 기상 상태를 형성하며, 압축기(100)에서 2단 압축될 수 있다. The refrigerant of the vaporized injection pipe 55, that is, the injection refrigerant forms an intermediate pressure P M , and may be injected into the compression chamber that forms the intermediate pressure of the compressor 100 through the injection port 105. . In addition, the injection refrigerant may be sucked in the suction port 103 and mixed with the refrigerant compressed in one stage to form a "mixed refrigerant". The mixed refrigerant forms a gaseous state and may be compressed in two stages in the compressor 100.

상기 혼합냉매의 기상상태 유지를 위하여, 상기 혼합냉매는 기 설정된 값 또는 범위의 과열도를 가질 필요가 있다. 만약, 과열도가 확보되지 않는 경우, 즉 냉매에 액 냉매가 포함되면 압축기(100)의 작동 신뢰성에 문제가 발생할 수 있다. In order to maintain the gaseous state of the mixed refrigerant, the mixed refrigerant needs to have a superheat degree of a predetermined value or range. If the degree of superheat is not secured, that is, the liquid refrigerant is included in the refrigerant, a problem may occur in the operation reliability of the compressor 100.

상기 혼합냉매는 상기 압축기(100) 내부에 존재하는 냉매이므로, 온도 또는 과열도를 감지하는 것이 용이하지 않다. 따라서, 본 실시예는 혼합냉매의 과열도를 계산 또는 추정하여, 상기 계산된 과열도가 기 설정된 값 또는 범위의 과열도 내에 형성될 수 있도록, 상기 인젝션 팽창장치(165)를 제어하는 것을 특징으로 한다. Since the mixed refrigerant is a refrigerant present in the compressor 100, it is not easy to detect a temperature or a degree of superheat. Accordingly, the present embodiment is characterized in that the injection expansion device 165 is controlled by calculating or estimating the superheat degree of the mixed refrigerant so that the calculated superheat degree can be formed within a superheat degree of a predetermined value or range. do.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 압축기(100)의 토출측 냉매배관에 설치되는 고압센서(180)가 더 포함된다. 상기 고압센서(180)는 상기 냉동 사이클의 고압을 감지할 수 있다. The air conditioner 10 further includes a high pressure sensor 180 installed in the discharge side refrigerant pipe of the compressor 100. The high pressure sensor 180 may detect the high pressure of the refrigeration cycle.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 압축기(100)의 토출측 냉매배관에 설치되는 토출온도 센서(170)가 더 포함된다. 상기 고압센서(180)는 상기 압축기(100)에서 토출된 과열증기 상태의 냉매 온도를 감지할 수 있다. The air conditioner 10 further includes a discharge temperature sensor 170 installed in the discharge side refrigerant pipe of the compressor 100. The high pressure sensor 180 may detect a refrigerant temperature in a superheated steam state discharged from the compressor 100.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 인젝션 배관(55)에 설치되는 인젝션 온도센서(174,176)가 더 포함된다. 상기 인젝션 온도센서(174,176)에는, 상기 내부 열교환기(130)의 입구측에 설치되어 인젝션 입구온도를 감지하는 인젝션 입구 온도센서(174) 및 상기 내부 열교환기(130)의 출구측에 설치되어 인젝션 출구온도를 감지하는 인젝션 출구 온도센서(176)가 포함될 수 있다. The air conditioner 10 further includes injection temperature sensors 174 and 176 installed in the injection pipe 55. The injection temperature sensors 174 and 176 are installed at the inlet side of the internal heat exchanger 130 to be injected at the inlet side of the injection inlet temperature sensor 174 and the outlet side of the internal heat exchanger 130 to detect the injection inlet temperature. An injection outlet temperature sensor 176 that detects the outlet temperature may be included.

상기 인젝션 입구 온도센서(174)는 상기 내부 열교환기(130)에서의 열교환 이전의 인젝션 냉매 온도를 감지하며, 상기 인젝션 출구 온도센서(176)는 상기 내부 열교환기(130)에서의 열교환 이후의 인젝션 냉매 온도를 감지할 수 있다. 상기 인젝션 출구 온도센서(176)의 값은, 상기 인젝션 입구 온도센서(174)의 값보다 클 수 있다. 상기 인젝션 출구 온도센서(176)의 값에서, 상기 인젝션 입구 온도센서(174)의 값을 감한 값을 "인젝션 과열도"라 이름할 수 있다. The injection inlet temperature sensor 174 detects the injection refrigerant temperature before heat exchange in the internal heat exchanger 130, and the injection outlet temperature sensor 176 is injected after the heat exchange in the internal heat exchanger 130. The refrigerant temperature can be detected. The value of the injection outlet temperature sensor 176 may be greater than the value of the injection inlet temperature sensor 174. A value obtained by subtracting the value of the injection inlet temperature sensor 174 from the value of the injection outlet temperature sensor 176 may be referred to as "injection superheat degree".

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 이용하여, 공기 조화기의 일반 운전모드 수행시 냉동 사이클의 고압(PH), 저압(PL) 및 중간압(PM)을 나타내는 P-h 선도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 이용하여, 공기 조화기의 인젝션 운전모드 수행시 냉동 사이클의 고압(PH), 저압(PL) 및 중간압(PM)을 나타내는 P-h 선도이다.2 shows the high pressure (P H ), the low pressure (P L ) and the medium pressure (P M ) of the refrigerating cycle when the general operation mode of the air conditioner is performed using the configuration of the air conditioner according to the embodiment of the present invention. 3 is a diagram showing Ph, and FIG. 3 shows the high pressure (P H ), the low pressure (P L ), and the intermediate pressure of the refrigerating cycle when performing the injection operation mode of the air conditioner using the configuration of the air conditioner according to the embodiment of the present invention. Ph diagram indicating (P M ).

먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(10)의 일반운전 모드 수행시 냉매의 P-h 선도가 도시된다. 상기 일반운전 모드 수행시, 상기 인젝션 팽창장치(165)는 닫혀지며, 이에 따라 상기 응축기(110)에서 응축된 냉매는 상기 분지부(51)에서 상기 메인 냉매배관(52)으로 유동할 수 있다. First, referring to FIG. 2, a P-h diagram of a refrigerant when a general operation mode of the air conditioner 10 according to an embodiment of the present invention is performed is shown. When the normal operation mode is performed, the injection expansion device 165 is closed, whereby the refrigerant condensed in the condenser 110 may flow from the branch part 51 to the main refrigerant pipe 52.

냉매의 압력(P) 및 엔탈피(h) 변화를 살펴보면, 지점 1은 압축기(100)의 흡입측 물성치를 나타낸다. 상기 지점 1에서 압력은 저압(PL)이며 엔탈피는 제 1 엔탈피(h1)를 형성한다. Looking at the pressure (P) and enthalpy (h) change of the refrigerant, point 1 represents the properties of the suction side of the compressor (100). At this point 1 the pressure is low pressure P L and the enthalpy forms a first enthalpy h1.

상기 압축기(100)에서 압축된 냉매의 물성치는 고압(PH) 및 제 2 엔탈피(h8)로 정의되는 지점 2로 나타날 수 있다. 상기 고압(PH)은 상기 응축기(110)의 입구측에 설치되는 고압 센서(180)에 의하여 감지될 수 있다.Physical properties of the refrigerant compressed in the compressor 100 may appear as a point 2 to be defined by the high pressure (P H) and the second enthalpy (h8). The high pressure P H may be detected by the high pressure sensor 180 installed at the inlet side of the condenser 110.

상기 응축기(110)에서 응축된 냉매는 엔탈피가 저감하여 제 9 엔탈피(h9)를 나타내며, 압력은 고압(PH)으로 유지될 수 있다. 그리고, 상기 응축된 냉매는 상기 메인 팽창장치(160)를 통과하면서 감압되어 저압(PL)을 형성하며 엔탈피는 제 9 엔탈피(h9)로 유지될 수 있다.The refrigerant condensed in the condenser 110 shows a ninth enthalpy (h9) by reducing the enthalpy, and the pressure may be maintained at a high pressure (P H ). The condensed refrigerant may be decompressed while passing through the main expansion device 160 to form a low pressure P L , and the enthalpy may be maintained as the ninth enthalpy h9.

상기 감압된 냉매는 상기 증발기(140)에서 증발되며, 엔탈피가 상승하여 제 1 엔탈피(h1)를 나타내고 압력은 저압(PL)으로 유지될 수 있다. 이러한 사이클이 반복되어 수행될 수 있다. The reduced pressure refrigerant is evaporated in the evaporator 140, the enthalpy is increased to indicate the first enthalpy h1 and the pressure may be maintained at a low pressure (P L ). This cycle may be repeated.

이러한 일반운전 모드가 수행될 때, 인젝션 돌입조건이 충족되면 인젝션 운전모드가 수행될 수 있다. 상기 인젝션 돌입조건에는 압축기의 부하가 증가하는 현상을 나타내는 소정의 조건들이 포함될 수 있다.When the normal operation mode is performed, the injection operation mode may be performed if the injection inrush condition is satisfied. The injection inrush condition may include predetermined conditions indicating a phenomenon in which the load of the compressor is increased.

일례로, 상기 소정의 조건에는, 압축기(100)의 토출온도가 기 설정온도 이상으로 형성되는 경우, 압축기(100)의 토출과열도가 기 설정과열도 이상으로 형성되는 경우 또는 상기 압축기(100)의 운전 주파수가 기 설정주파수 이상으로 형성되는 경우가 포함될 수 있다.For example, in the predetermined condition, when the discharge temperature of the compressor 100 is formed above the preset temperature, when the discharge superheat degree of the compressor 100 is formed above the preset superheat degree or the compressor 100 It may include the case where the operating frequency of the formed above the preset frequency.

상기 인젝션 돌입조건이 충족되면, 상기 인젝션 운전모드가 수행되어 상기 인젝션 팽창장치(165)는 개방될 수 있다. 따라서, 상기 응축기(110)에서 응축된 냉매는 상기 분지부(51)에서 분지되어 상기 메인 냉매배관(52) 및 상기 인젝션 배관(55)으로 유동하며, 상기 인젝션 배관(55)의 냉매는 상기 인젝션 팽창장치(165)에서 감압될 수 있다.When the injection inrush condition is satisfied, the injection operation mode is performed to open the injection expansion device 165. Therefore, the refrigerant condensed in the condenser 110 is branched from the branch 51 and flows to the main refrigerant pipe 52 and the injection pipe 55, the refrigerant of the injection pipe 55 is the injection Pressure may be reduced in the inflation device 165.

그리고, 상기 내부 열교환기(130)에서 각 배관(52,55)의 냉매는 서로 열교환 될 수 있다. 열교환된 메인 냉매배관(52)의 냉매 엔탈피는 제 9 엔탈피(h9)를 나타내며, 상기 메인 팽창장치(160)에서 감압된 냉매의 압력은 저압(PL)을 나타낸다. In addition, the refrigerants of the pipes 52 and 55 in the internal heat exchanger 130 may exchange with each other. The refrigerant enthalpy of the heat exchanged main refrigerant pipe 52 represents the ninth enthalpy h9, and the pressure of the refrigerant decompressed in the main expansion device 160 represents a low pressure P L.

그리고, 상기 메인 냉매배관(52)의 냉매는 상기 증발기(140)에서 증발된 후, 제 1 엔탈피(h1)에서 압축기(100)의 흡입 포트(103)로 흡입될 수 있다. 그리고, 상기 흡입 포트(103)에서 흡입된 냉매는 1단 압축되어 지점 5에서의 물성치, 즉 중간압(PM) 및 제 5 엔탈피(h5)를 나타낸다. 상기 지점 5에서의 냉매는 인젝션 포트(105)를 통하여 유입된 중간압의 냉매와 혼합될 수 있다. After the refrigerant in the main refrigerant pipe 52 is evaporated from the evaporator 140, the refrigerant may be sucked into the suction port 103 of the compressor 100 at the first enthalpy h1. In addition, the refrigerant sucked in the suction port 103 is compressed in one stage to exhibit physical properties at the point 5, that is, the intermediate pressure P M and the fifth enthalpy h5. The refrigerant at point 5 may be mixed with the medium pressure refrigerant introduced through injection port 105.

상기 인젝션 팽창장치(165)에서 감압된 냉매의 압력은 지점 3에서 중간압(PM) 및 제 3 엔탈피(h3)를 나타내며, 상기 내부 열교환기(130)로 유입되어 열교환 될 수 있다. 즉, 상기 인젝션 입구온도 센서(174)에 의하여 감지된 온도에 대응하는 엔탈피는 상기 제 3 엔탈피(h3)를 나타낼 수 있다. The pressure of the refrigerant decompressed in the injection expansion device 165 represents an intermediate pressure (P M ) and a third enthalpy (h3) at the point 3, and may be introduced into the internal heat exchanger 130 to be heat exchanged. That is, the enthalpy corresponding to the temperature sensed by the injection inlet temperature sensor 174 may represent the third enthalpy h3.

상기 내부 열교환기(130)에서 열교환 된 인젝션 배관(55)의 냉매는 지점 4에서 중간압(PM) 및 제 4 엔탈피(h4)를 나타낸다. 상기 제 4 엔탈피(h4)는 상기 인젝션 출구온도 센서(176)에 의하여 감지된 온도에 대응하는 엔탈피로서 이해될 수 있다.The refrigerant in the injection pipe 55 heat-exchanged in the internal heat exchanger 130 exhibits a medium pressure P M and a fourth enthalpy h4 at point 4. The fourth enthalpy h4 may be understood as an enthalpy corresponding to the temperature sensed by the injection outlet temperature sensor 176.

상기 제 4 엔탈피(h4)의 냉매는 상기 압축기(100)의 인젝션 포트(105)를 통하여 상기 압축기(100)로 인젝션 되며, 상기 1단 압축된 냉매와 혼합될 수 있다. 혼합냉매는 지점 6에서 중간압(PM) 및 제 6 엔탈피(h6)를 나타낸다. 상기 지점 6에서의 물성치는 압축기(100)에서 2단 압축되기 이전의 냉매의 물성치로서, 압축기의 신뢰성을 확보하기 위하여 소정의 과열도가 유지될 필요가 있다.The refrigerant of the fourth enthalpy h4 may be injected into the compressor 100 through the injection port 105 of the compressor 100 and may be mixed with the first stage compressed refrigerant. The mixed refrigerant exhibits a medium pressure (P M ) and a sixth enthalpy (h6) at point 6. The physical property value at the point 6 is the physical property value of the refrigerant before the two-stage compression in the compressor 100, and a certain degree of superheat needs to be maintained in order to secure the reliability of the compressor.

다만, 상기 혼합냉매는 압축기(100)의 내부에 존재하는 냉매로서 센서등을 통하여 냉매의 온도를 알기가 어렵다. 따라서, 종래에는 안전율을 고려하여 지점 4에서의 과열도를 높게 유지하고, 이에 따라 혼합냉매에 과열도가 충분히 확보될 수 있도록 제어하였다. 여기서, 상기 지점 4에서의 과열도는 인젝션 출구 온도센서(176)에서의 온도값에서, 인젝션 입구 온도센서(174)에서의 온도값을 감한 값으로 결정될 수 있다. However, the mixed refrigerant is a refrigerant present in the compressor 100, and it is difficult to know the temperature of the refrigerant through a sensor or the like. Therefore, conventionally, the superheat degree at point 4 was kept high in consideration of the safety factor, and accordingly, the superheat degree was controlled to ensure sufficient superheat degree in the mixed refrigerant. Here, the superheat degree at the point 4 may be determined by subtracting the temperature value at the injection inlet temperature sensor 174 from the temperature value at the injection outlet temperature sensor 176.

이 경우, 압축기(100)의 신뢰성에는 문제가 적을 수 있으나, 상기 인젝션 배관(55)을 유동하는 인젝션 냉매의 양이 적어 인젝션 효과, 즉 압축기의 토출온도 저감효과가 적어지는 문제점이 있었다.In this case, the reliability of the compressor 100 may be less, but the amount of the injection refrigerant flowing through the injection pipe 55 is small, so that the injection effect, that is, the discharge temperature of the compressor is reduced.

따라서, 본 실시예에서는 지점 6에서의 과열도를 계산(또는 추정)하여, 상기 지점 6에서의 과열도가 기 설정된 과열도로 유지될 수 있도록 제어함으로써, 압축기(100)의 신뢰성을 유지하고, 냉매의 인젝션 효과를 달성하는 것을 주요 특징으로 한다. Therefore, in the present embodiment, the superheat degree at point 6 is calculated (or estimated), and the superheat degree at point 6 is controlled to be maintained at a predetermined superheat degree, thereby maintaining the reliability of the compressor 100 and allowing the refrigerant to The main feature is to achieve the injection effect.

상기 지점 6에서의 냉매는 2단 압축후 지점 7에서의 냉매 상태를 나타낼 수 있다. 상기 지점 7에서 냉매는 고압(PH) 및 제 6 엔탈피(h7)를 나타낸다. 상기 지점 7에서의 토출온도는 상기 토출온도 센서(170)에 의하여 감지될 수 있으며, 토출 과열도는 상기 토출온도에서 응축온도를 감한 값으로 결정될 수 있다. 여기서, 상기 응축온도는 상기 고압 센서(180)에서 감지된 압력으로부터 환산된 온도값으로 이해될 수 있다.The refrigerant at point 6 may represent the refrigerant state at point 7 after two stages of compression. At this point 7, the refrigerant exhibits a high pressure (P H ) and a sixth enthalpy (h7). The discharge temperature at the point 7 may be detected by the discharge temperature sensor 170, and the discharge superheat may be determined by subtracting the condensation temperature from the discharge temperature. Here, the condensation temperature may be understood as a temperature value converted from the pressure sensed by the high pressure sensor 180.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 블럭도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.Figure 4 is a block diagram showing the configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a flow chart showing a control method of the air conditioner according to an embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(10)에는, 압축기(100)의 출구측에 배치되어 압축기(100)에서 압축된 냉매의 토출온도를 감지하는 토출온도 센서(170)와, 인젝션 배관(55)에서 내부 열교환기(130)의 유입측에 설치되어 냉매의 온도를 감지하는 인젝션 입구 온도센서(174) 및 상기 내부 열교환기(130)의 출구측에 설치되어 냉매의 온도를 감지하는 인젝션 출구 온도센서(176)가 포함된다. 4 and 5, in the air conditioner 10 according to the embodiment of the present invention, a discharge temperature which is disposed at an outlet side of the compressor 100 and senses a discharge temperature of the refrigerant compressed by the compressor 100 is shown. A sensor 170 and an injection inlet temperature sensor 174 installed at the inlet side of the internal heat exchanger 130 in the injection pipe 55 and detecting the temperature of the refrigerant are installed at the outlet side of the internal heat exchanger 130. And an injection outlet temperature sensor 176 that detects the temperature of the refrigerant.

그리고, 상기 인젝션 입구 온도센서(174)에서 감지된 냉매의 온도값은 사이클의 중간압(PM)으로 환산될 수 있다. 냉매가 2상 상태의 경우, 온도값과 압력값은 각각 하나의 값으로 매핑될 수 있다.In addition, the temperature value of the refrigerant sensed by the injection inlet temperature sensor 174 may be converted into an intermediate pressure P M of a cycle. When the refrigerant is in a two-phase state, the temperature value and the pressure value may each be mapped to one value.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 압축기(100)의 출구측에 설치되어 압축된 냉매의 압력, 즉 사이클의 고압을 감지하는 고압 센서(180)가 더 포함된다. The air conditioner 10 further includes a high pressure sensor 180 installed at an outlet side of the compressor 100 to sense a pressure of the compressed refrigerant, that is, a high pressure of a cycle.

상기 공기 조화기(10)에는, 압축기(100)에서 1단 압축된 냉매와, 상기 인젝션 배관(55)에서 압축기(100)로 인젝션 된 냉매의 혼합 냉매의 과열도를 결정하기 위한 계산식에 관한 정보를 기억하는 메모리부(250)가 더 포함된다.The air conditioner 10 includes information on a calculation formula for determining the superheat degree of the mixed refrigerant of the refrigerant compressed in the first stage by the compressor 100 and the refrigerant injected into the compressor 100 from the injection pipe 55. Memory unit 250 for storing the further is included.

상기 계산식은 아래와 같다.The calculation is as follows.

계산식 (1)Calculation (1)

Figure pat00001
Figure pat00001

Tmix는 지점 6에서의 혼합냉매의 온도값이며, 현재 Td는 압축기(100)의 현재 토출온도를 나타낸다. 상기 현재 Td는 상기 토출온도 센서(170)에서 감지되는 값으로 이해된다.T mix is a temperature value of the mixed refrigerant at point 6, and present T d represents a current discharge temperature of the compressor 100. The current T d is understood to be a value detected by the discharge temperature sensor 170.

그리고, Phigh는 고압(PH)을 나타내고, Pmid는 중간압(PM)을 나타낸다. 상기 Phigh는 상기 고압 센서(180)에 의하여 감지되는 값이며, 상기 Pmid는 상기 인젝션 입구온도 센서(174)에 의하여 감지된 온도값, 즉 인젝션 입구온도를 압력값으로 환산한 값으로서 이해될 수 있다. And, P high represents the high pressure (P H ), P mid represents the medium pressure (P M ). P high is a value sensed by the high pressure sensor 180, and P mid is to be understood as a temperature value detected by the injection inlet temperature sensor 174, that is, a value converted from the injection inlet temperature into a pressure value. Can be.

그리고, n 값은 폴리트로픽(polytropic) 지수로서, 지점 6에서 지점 7까지의 압력변화(압축비)와, 압축기(100)의 흡입온도 및 상기 압축기(100)의 토출온도를 인자(factor)로 하여, 결정될 수 있다. 일례로, 상기 n 값은 1.20~1.30의 범위에 있는 값으로 결정될 수 있다. The n value is a polytropic index, and the pressure change (compression ratio) from the point 6 to the point 7, the suction temperature of the compressor 100 and the discharge temperature of the compressor 100 are factors. , Can be determined. For example, the n value may be determined as a value in the range of 1.20 to 1.30.

위와 같은 계산식에 의하여 계산된 혼합냉매의 온도값을 이용하여, 아래와 같은 계산식 (2)에 의하여 혼합냉매의 과열도(Tmix,sh)가 계산될 수 있다.Using the temperature value of the mixed refrigerant calculated by the above formula, the superheat degree (T mix, sh ) of the mixed refrigerant can be calculated by the following formula (2).

계산식 (2)Calculation (2)

Tmix,sh = Tmix - 인젝션 입구온도T mix, sh = T mix -Injection inlet temperature

상기 공기 조화기(10)에는, 온도센서(170,174,176) 및 고압센서(180)에서 감지된 값과, 상기 메모리부(250)에 저장된 정보에 기초하여, 상기 혼합냉매의 과열도를 결정하는 제어부(200)가 더 포함된다. The air conditioner 10 includes a control unit for determining the degree of superheat of the mixed refrigerant based on values detected by the temperature sensors 170, 174, 176 and the high pressure sensor 180, and information stored in the memory unit 250 ( 200) is further included.

상기 제어부(200)는 상기 결정된 혼합냉매 과열도(Tmix,sh)와, 기 설정된 과열도를 비교하여, 상기 혼합냉매 과열도가 상기 기설정된 과열도의 범위내에 유지될 수 있도록, 인젝션 팽창장치(165)의 개도를 조절할 수 있다.The controller 200 compares the determined mixed refrigerant superheat degree T mix, sh with a preset superheat degree, such that the mixed refrigerant superheat degree can be maintained within a range of the preset superheat degree. The opening degree of 165 can be adjusted.

이하에서는, 도 5의 플로우 챠트를 참조하여, 본 실시예에 따른 공기 조화기의 제어방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the flowchart of FIG. 5, the control method of the air conditioner which concerns on a present Example is demonstrated.

압축기(100)가 구동되고, 공기 조화기(10)의 운전이 시작된다. 먼저, 공기 조화기(10)의 일반 운전모드가 수행될 수 있다. 상기 일반 운전모드에서는, 상기 인젝션 팽창장치(165)는 폐쇄되어, 도 2에서 설명한 냉동 사이클의 P-h 선도에 따른 냉매 물성치가 형성된다 (S11,S12).The compressor 100 is driven and the operation of the air conditioner 10 is started. First, the general operation mode of the air conditioner 10 may be performed. In the normal operation mode, the injection expansion device 165 is closed to form the refrigerant properties according to the P-h diagram of the refrigeration cycle described with reference to FIG. 2 (S11 and S12).

상기 일반 운전모드 수행중에, 인젝션 운전모드 돌입조건을 충족하는지 여부가 결정될 수 있다. 상기 돌입조건에는, 압축기(100)의 토출온도가 기 설정온도 이상으로 형성되는 제 1 조건, 압축기(100)의 토출과열도가 기 설정과열도 이상으로 형성되는 제 2 조건 또는 상기 압축기(100)의 운전 주파수가 기 설정주파수 이상으로 형성되는 제 3 조건이 포함될 수 있다. During the normal operation mode, it may be determined whether the injection operation mode inrush condition is satisfied. In the inrush condition, a first condition in which the discharge temperature of the compressor 100 is greater than or equal to a preset temperature, a second condition in which the discharge superheat degree of the compressor 100 is greater than or equal to a preset superheat degree or the compressor 100 The third condition that the operating frequency of is formed above the preset frequency may be included.

상기 제 1~3 조건 중 어느 하나의 조건이 충족되면, 상기 인젝션 운전모드가 수행될 수 있다. 반면에, 상기 제 1~3 조건이 모두 충족되지 않으면, 계속하여 일반 운전모드가 수행될 수 있다 (S13,S14).When any one of the first to third conditions is satisfied, the injection operation mode may be performed. On the other hand, if all of the first to third conditions are not satisfied, the normal operation mode may be continuously performed (S13 and S14).

상기 인젝션 운전모드가 수행되면, 압축기(100)의 토출온도 및 토출압력, 그리고 인젝션 입구온도 센서(174)에 의한 인젝션 입구온도를 감지하며, 상기한 계산식 (1)을 이용하여, 즉 압축기(100)의 토출온도, 냉동 사이클의 고압/중간압을 이용하여, 압축기(100) 내부의 혼합냉매 온도(Tmix)를 계산할 수 있다 (S15).When the injection operation mode is performed, the discharge temperature and the discharge pressure of the compressor 100, and the injection inlet temperature by the injection inlet temperature sensor 174 is sensed, using the above-mentioned formula (1), that is, the compressor 100 The mixed refrigerant temperature T mix in the compressor 100 may be calculated using the discharge temperature of the circumferential temperature and the high pressure / medium pressure of the refrigerating cycle (S15).

그리고, 상기한 계산식 (2)를 이용하여, 즉 계산된 혼합냉매 온도(Tmix)와, 인젝션 입구온도를 이용하여, 혼합냉매 과열도(Tmix,sh)를 계산할 수 있다 (S16).The mixed refrigerant superheat degree (T mix, sh ) may be calculated using the above-described formula (2), that is, the calculated mixed refrigerant temperature T mix and the injection inlet temperature (S16).

상기 계산된 혼합냉매 과열도(Tmix,sh)와 기 설정된 과열도가 비교될 수 있다. 상기 기 설정된 과열도는, 압축기의 2단 압축시 액 냉매가 압축되는 것을 방지하여 압축기의 신뢰성을 확보하고 일정량 이상의 인젝션 냉매가 압축기(100)로 유입될 수 있는 수준에서 결정된 값으로서 이해될 수 있다. 일례로, 상기 기 설정된 과열도는 0~1℃의 범위에서 설정될 수 있다 (S17).The calculated mixed refrigerant superheat T mix, sh and the preset superheat can be compared. The predetermined degree of superheat may be understood as a value determined at a level at which the liquid refrigerant is prevented from being compressed during the two-stage compression of the compressor, thereby securing the reliability of the compressor and allowing a predetermined amount or more of the injection refrigerant to flow into the compressor 100. . In one example, the predetermined degree of superheat may be set in the range of 0 ~ 1 ℃ (S17).

상기 계산된 혼합냉매 과열도(Tmix,sh)가 기 설정된 과열도보다 크면, 인젝션 배관(55)을 통하여 인젝션 되는 냉매량이 상대적으로 적은 것이므로, 상기 인젝션 팽창장치(165)의 개도를 증가하여, 상기 인젝션 배관(55)을 통하여 인젝션 되는 냉매량을 증가할 수 있다 (S18).When the calculated mixed refrigerant superheat degree (T mix, sh ) is greater than the preset superheat degree, since the amount of refrigerant injected through the injection pipe 55 is relatively small, the opening degree of the injection expansion device 165 is increased, The amount of refrigerant injected through the injection pipe 55 may be increased (S18).

반면에, 상기 계산된 혼합냉매 과열도(Tmix,sh)가 기 설정된 과열도 이하이면, 인젝션 배관(55)을 통하여 인젝션 되는 냉매량이 상대적으로 많은 것이므로, 상기 인젝션 팽창장치(165)의 개도를 감소하여, 상기 인젝션 배관(55)을 통하여 인젝션 되는 냉매량을 감소할 수 있다 (S19).On the other hand, if the calculated mixed refrigerant superheat degree (T mix, sh ) is less than the predetermined superheat degree, since the amount of refrigerant injected through the injection pipe 55 is relatively large, the opening degree of the injection expansion device 165 is increased. By reducing, the amount of refrigerant injected through the injection pipe 55 may be reduced (S19).

이와 같이, 압축기(100)의 내부에 존재하는 혼합냉매의 온도(Tmix) 및 과열도(Tmix,sh)를 직접 감지할 수 없더라도, 상기 계산식 (1),(2)를 통하여 혼합냉매의 온도(Tmix) 및 상기 과열도(Tmix,sh)를 계산할 수 있으므로, 인젝션 배관(55)을 통하여 인젝션 되어야 할 냉매량을 용이하게 조절할 수 있다.As such, even if the temperature (T mix ) and the superheat degree (T mix, sh ) of the mixed refrigerant present in the compressor 100 cannot be directly detected, the mixed refrigerant may be obtained through the formulas (1) and (2). Since the temperature T mix and the superheat degree T mix, sh can be calculated, the amount of refrigerant to be injected through the injection pipe 55 can be easily adjusted.

따라서, 공기 조화기의 운전 수행중에 감지되는 냉매의 상태(물성치)에 따라, 압축기로의 냉매 인젝션을 제어할 수 있으므로, 안정적인 공기 조화기의 운전이 수행될 수 있다는 장점이 있다.Therefore, according to the state (property value) of the refrigerant sensed during the operation of the air conditioner, the refrigerant injection to the compressor can be controlled, there is an advantage that the operation of the stable air conditioner can be performed.

그리고, 공기 조화기의 능력이 개선되어 출수유로(125)에서의 고온 출수가 용이하게 이루어질 수 잇다.In addition, the capability of the air conditioner is improved, so that the high temperature water discharged from the water discharge passage 125 may be easily performed.

10 : 공기 조화기 100 : 압축기
110 : 응축기 121 : 입수유로
125 : 출수유로 130 : 내부 열교환기
140 : 증발기 150 : 기액분리기
160 : 메인 팽창장치 165 : 인젝션 팽창장치
170 : 토출온도 센서 174 : 인젝션 입구온도 센서
176 : 인젝션 토출온도 센서 180 : 고압 센서10: air conditioner 100: compressor
110 condenser 121 flow path
125: exit flow path 130: internal heat exchanger
140: evaporator 150: gas-liquid separator
160: main expansion device 165: injection expansion device
170: discharge temperature sensor 174: injection inlet temperature sensor
176: injection discharge temperature sensor 180: high pressure sensor

Claims (13)

흡입포트 및 인젝션 포트를 가지며, 냉매를 압축하는 압축기;
상기 압축기의 출구측에 배치되며, 물의 입수유로 및 출수유로가 연결되는 응축기;
상기 응축기의 출구측에 배치되는 분지부;
상기 분지부로부터 분지되는 메인 냉매배관 및 상기 인젝션 포트에 연결되는 인젝션 배관간에 열교환을 수행하는 내부 열교환기;
상기 메인 냉매배관에 설치되며, 상기 내부 열교환기의 출구측에 배치되는 메인 팽창장치;
상기 인젝션 배관에 설치되는 인젝션 팽창장치; 및
상기 인젝션 팽창장치의 개도를 조절하는 제어부가 포함되며,
상기 인젝션 배관은 상기 냉매를 상기 압축기로 인젝션 하여 상기 압축기에서 1단 압축된 냉매와 혼합되고,
상기 제어부는,
상기 혼합된 냉매의 과열도를 계산하여, 상기 인젝션 팽창장치의 개도를 증가 또는 감소 제어하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.A compressor having a suction port and an injection port, for compressing a refrigerant;
A condenser disposed at an outlet side of the compressor and connected to an inflow channel and an outflow channel of water;
A branch disposed at an outlet side of the condenser;
An internal heat exchanger configured to perform heat exchange between the main refrigerant pipe branched from the branch part and the injection pipe connected to the injection port;
A main expansion device installed in the main refrigerant pipe and disposed at an outlet side of the internal heat exchanger;
An injection expansion device installed on the injection pipe; And
A control unit for adjusting the opening degree of the injection expansion device is included,
The injection pipe is injected with the refrigerant to the compressor is mixed with the refrigerant compressed in the compressor 1 stage,
The control unit,
And calculating an overheating degree of the mixed refrigerant to increase or decrease the opening degree of the injection expansion device. 제 1 항에 있어서,
상기 압축기의 토출온도를 감지하는 토출온도 센서; 및
상기 압축기의 토출압력을 감지하는 고압 센서가 더 포함되는 공기 조화기.The method of claim 1,
A discharge temperature sensor detecting a discharge temperature of the compressor; And
Air conditioner further comprises a high pressure sensor for detecting the discharge pressure of the compressor. 제 2 항에 있어서,
상기 인젝션 배관에 설치되며, 상기 내부 열교환기의 유입측 냉매 온도를 감지하는 인젝션 입구온도 센서; 및
상기 인젝션 배관에 설치되며, 상기 내부 열교환기의 토출측 냉매 온도를 감지하는 인젝션 출구온도 센서가 더 포함되는 공기 조화기.The method of claim 2,
An injection inlet temperature sensor installed in the injection pipe and configured to sense a temperature of an inlet refrigerant of the internal heat exchanger; And
And an injection outlet temperature sensor installed in the injection pipe, the injection outlet temperature sensor sensing a discharge side refrigerant temperature of the internal heat exchanger. 제 3 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 토출온도 센서에서 감지된 토출온도와, 상기 고압 센서에서 감지된 고압 및 상기 인젝션 입구온도 센서에서 감지된 온도값을 환산한 압력값을 이용하여,
상기 혼합된 냉매의 온도값을 결정하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.The method of claim 3, wherein
The control unit,
By using the discharge temperature detected by the discharge temperature sensor, the pressure value converted from the high pressure detected by the high pressure sensor and the temperature value detected by the injection inlet temperature sensor,
And determine a temperature value of the mixed refrigerant. 제 4 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 결정된 혼합된 냉매의 온도값과, 상기 인젝션 입구온도 센서의 온도값을 이용하여, 상기 혼합된 냉매의 과열도를 결정하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.The method of claim 4, wherein
The control unit,
And the superheat degree of the mixed refrigerant is determined using the determined temperature value of the mixed refrigerant and the temperature value of the injection inlet temperature sensor. 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 결정된 과열도가 기 설정된 과열도보다 큰 것으로 인식되면, 상기 인젝션 팽창장치의 개도를 증가하며,
상기 결정된 과열도가 상기 기 설정된 과열도 이하인 것으로 인식되면, 상기 인젝션 팽창장치의 개도를 감소하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.The method of claim 1,
The control unit,
If it is determined that the determined degree of superheat is greater than a preset degree of superheat, the opening degree of the injection expansion device is increased,
And if it is recognized that the determined degree of superheat is less than or equal to the predetermined degree of superheat, the opening degree of the injection expansion device is reduced. 제 6 항에 있어서,
상기 기 설정된 과열도는, 0~1℃의 범위에서 형성되는 공기 조화기.The method of claim 6,
The predetermined superheat degree is formed in the range of 0 ~ 1 ℃ air conditioner. 제 1 항에 있어서,
상기 메인 팽창장치 또는 상기 인젝션 팽창장치에는,
전자 팽창밸브(EEV)가 포함되는 공기 조화기.The method of claim 1,
In the main expansion device or the injection expansion device,
Air conditioner with electronic expansion valve (EEV). 압축기와, 상기 압축기의 출구측에 배치되며 물의 입수유로 및 출수유로가 연결되는 응축기와, 상기 응축기의 출구측에서 분지된 메인 냉매 및 인젝션 냉매간에 열교환을 수행하는 내부 열교환기가 포함되는 공기조화기의 제어방법에 있어서,
상기 압축기의 토출측 온도 및 압력을 감지하는 단계;
상기 내부 열교환기의 유입측에서, 상기 인젝션 냉매의 입구온도를 감지하는 단계;
상기 압축기의 토출측 온도 및 압력과, 상기 인젝션 냉매의 입구온도를 이용하여, 상기 압축기 내부의 혼합냉매의 온도를 결정하는 단계;
상기 결정된 혼합냉매의 온도와, 상기 인젝션 냉매의 입구온도를 이용하여, 상기 혼합냉매의 과열도를 결정하는 단계; 및
상기 결정된 과열도에 기초하여, 상기 압축기로 인젝션 되는 인젝션 냉매의 양을 조절하는 단계가 포함되는 공기 조화기의 제어방법.An air conditioner including a compressor, a condenser disposed at an outlet side of the compressor and connected to an inflow and outflow path of water, and an internal heat exchanger performing heat exchange between the main refrigerant and the injection refrigerant branched from the outlet side of the condenser. In the control method,
Sensing temperature and pressure at the discharge side of the compressor;
Detecting an inlet temperature of the injection refrigerant at an inlet side of the internal heat exchanger;
Determining the temperature of the mixed refrigerant in the compressor by using the discharge side temperature and the pressure of the compressor and the inlet temperature of the injection refrigerant;
Determining the superheat degree of the mixed refrigerant using the determined temperature of the mixed refrigerant and the inlet temperature of the injection refrigerant; And
And controlling the amount of injection refrigerant injected into the compressor based on the determined degree of superheat. 제 9 항에 있어서,
상기 압축기에는 흡입 포트 및 상기 인젝션 냉매가 유입되는 인젝션 포트가 포함되고,
상기 혼합냉매는,
상기 흡입 포트에서 흡입되어 1단 압축된 냉매와, 상기 인젝션 포트에서 유입된 인젝션 냉매의 혼합된 냉매인 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.The method of claim 9,
The compressor includes a suction port and an injection port into which the injection refrigerant flows,
The mixed refrigerant,
And a refrigerant compressed into the first stage by being sucked from the suction port and an injection refrigerant introduced from the injection port. 제 9 항에 있어서,
상기 결정된 과열도가 기 설정된 과열도보다 큰 것으로 인식되면, 상기 압축기로 인젝션 되는 인젝션 냉매의 양은 증가되며,
상기 결정된 과열도가 상기 기 설정된 과열도 이하인 것으로 인식되면, 상기 압축기로 인젝션 되는 인젝션 냉매의 양은 감소하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.The method of claim 9,
If it is recognized that the determined degree of superheat is greater than the preset degree of superheat, the amount of the injection refrigerant injected into the compressor is increased,
And if it is determined that the determined degree of superheat is less than or equal to the predetermined degree of superheat, the amount of the injection refrigerant injected into the compressor is reduced. 제 9 항에 있어서,
상기 공기 조화기의 운전모드에는, 상기 압축기로의 냉매 인젝션이 중단되는 일반 운전모드 및 상기 압축기로의 냉매 인젝션이 수행되는 인젝션 운전모드가 포함되는 공기 조화기의 제어방법.The method of claim 9,
The operation mode of the air conditioner includes a general operation mode in which the refrigerant injection to the compressor is stopped and an injection operation mode in which the refrigerant injection to the compressor is performed. 제 12 항에 있어서,
상기 일반 운전모드 수행 중에,
압축기의 토출온도가 기 설정온도 이상으로 형성되는 경우,
상기 압축기의 토출과열도가 기 설정과열도 이상으로 형성되는 경우, 또는
상기 압축기의 운전 주파수가 기 설정주파수 이상으로 형성되는 경우에,
상기 인젝션 운전모드에 돌입되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 제어방법.The method of claim 12,
During the normal operation mode,
When the discharge temperature of the compressor is formed above the preset temperature,
When the discharge superheat of the compressor is formed above the preset superheat, or
When the operating frequency of the compressor is formed above the predetermined frequency,
The control method of the air conditioner, characterized in that entering the injection operation mode.
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