KR100471453B1 - 히트펌프 시스템 및 히트펌프 시스템의 전자 팽창밸브제어방법 - Google Patents

히트펌프 시스템 및 히트펌프 시스템의 전자 팽창밸브제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100471453B1
KR100471453B1 KR10-2002-0073107A KR20020073107A KR100471453B1 KR 100471453 B1 KR100471453 B1 KR 100471453B1 KR 20020073107 A KR20020073107 A KR 20020073107A KR 100471453 B1 KR100471453 B1 KR 100471453B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pump system
heat pump
temperature
compressor
expansion valve
Prior art date
Application number
KR10-2002-0073107A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040045092A (ko
Inventor
이원희
김철민
황윤제
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 KR10-2002-0073107A priority Critical patent/KR100471453B1/ko
Priority to US10/661,608 priority patent/US6951116B2/en
Priority to CNB2003101027338A priority patent/CN1255655C/zh
Publication of KR20040045092A publication Critical patent/KR20040045092A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100471453B1 publication Critical patent/KR100471453B1/ko

Links

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
    • 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
    • F25B30/00—Heat pumps
    • 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
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31—Expansion valves
    • F25B41/34—Expansion valves with the valve member being actuated by electric means, e.g. by piezoelectric actuators
    • F25B41/345—Expansion valves with the valve member being actuated by electric means, e.g. by piezoelectric actuators by solenoids
    • F25B41/347—Expansion valves with the valve member being actuated by electric means, e.g. by piezoelectric actuators by solenoids with the valve member being opened and closed cyclically, e.g. with pulse width modulation
    • 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
    • F25B2313/005—Outdoor unit expansion 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
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/031—Sensor arrangements
    • F25B2313/0314—Temperature sensors near the indoor heat exchanger
    • 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
    • F25B2313/031—Sensor arrangements
    • F25B2313/0315—Temperature sensors near the outdoor heat exchanger
    • 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
    • F25B2400/07—Details of compressors or related parts
    • F25B2400/075—Details of compressors or related parts with parallel compressors
    • F25B2400/0751—Details of compressors or related parts with parallel compressors the compressors having different capacities
    • 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
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/19—Calculation of parameters
    • 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
    • F25B2600/2513—Expansion 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
    • F25B2700/2106—Temperatures of fresh outdoor air
    • 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
    • F25B2700/21151—Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the suction side of the compressor
    • 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
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/022—Compressor control arrangements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Abstract

본 발명은 냉방 또는 난방 부하에 따라 작동 여부가 결정되는 다수개의 압축기가 적용된 히트펌프 시스템 및 히트펌프 시스템의 전자 팽창밸브 제어방법에 관한 것으로서, 특히 현재 과열도가 다수개의 압축기의 작동 현황 및 실외 온도에 따라 설정된 목표 과열도와 일치되도록 전자 팽창밸브의 개도값을 조절하여 냉매 유량을 조절함으로써, 냉방 또는 난방 부하에 신속하게 해소함으로 사용자에서 쾌적한 냉방 또는 난방을 제공할 수 있는 히트펌프 시스템 및 히트펌프 시스템의 전자 팽창밸브 제어방법에 관한 것이다.

Description

히트펌프 시스템 및 히트펌프 시스템의 전자 팽창밸브 제어방법 { a heat pump system and a linear expansion valve's control method for the same}
본 발명은 냉방 또는 난방 부하에 따라 작동 여부가 결정되는 다수개의 압축기가 적용된 히트펌프 시스템 및 히트펌프 시스템의 전자 팽창밸브 제어방법에 관한 것으로서, 특히 현재 과열도가 다수개의 압축기의 작동 현황 및 그에 따른 실외 온도에 따라 설정된 목표 과열도와 일치되도록 전자 팽창밸브의 개도값을 조절하여 냉방 또는 난방 부하에 신속하게 해소할 수 있는 히트펌프 시스템 및 히트펌프 시스템의 전자 팽창밸브 제어방법에 관한 것이다.
도 1과 도 2는 종래 기술에 따른 히트펌프 시스템의 냉방 및 난방시 냉매 흐름이 도시된 도면이다.
종래 기술에 따른 히트펌프 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 냉방시를 기준으로 설명하면, 냉매를 고온 고압의 기체냉매로 압축시키는 압축기(2)와, 상기 압축기(2)에서 압축된 냉매를 중온 고압의 액체냉매로 응축시키는 실외 열교환기(4)와, 상기 실외 열교환기(4)에서 응축된 냉매를 저온 저압의 냉매로 감압시키는 전자 팽창밸브(6)와, 상기 전자 팽창밸브(6)에서 감압된 냉매를 저온 저압의 기체냉매로 증발시키는 실내 열교환기(8)와, 상기 압축기(2) 후단에 설치되어 냉/난방시 냉매의 흐름을 절환시켜주는 사방밸브(10) 및 상기 압축기(2) 선단에 설치되어 액체냉매를 걸러주는 어큐뮬레이터(12)로 구성되며, 이러한 히트펌프 시스템은 마이컴에 의해 동작이 제어된다.
상기와 같은 히트펌프 시스템이 냉방 작동되는 경우, 냉매는 압축기(2), 실외 열교환기(4), 전자 팽창밸브(6), 실내 열교환기(8)를 따라 순환되며, 상기 실외 열교환기(4)와 실내 열교환기(8)는 각각 응축기와 증발기 역할을 수행한다.
하지만, 상기 사방밸브(10)에 의해 냉매 흐름이 절환되어 히트펌프 시스템이 난방 작동되는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 냉매는 압축기(2), 실내 열교환기(8), 전자 팽창밸브(6), 실외 열교환기(4)를 따라 순환되며, 상기 실내 열교환기(8)와 실외 열교환기(4)는 각각 응축기와 증발기 역할을 수행한다.
이때, 상기 전자 팽창밸브(6)는 상기 압축기(2)가 작동되는 경우 상기 압축기(2)의 흡입부 측 냉매 온도와 상기 증발기(4,8) 측의 냉매 온도 차이값인 현재 과열도가 미리 입력된 목표 과열도가 되도록 상기 마이컴에 의해 그 개도값이 조절된다.
왜냐하면, 상기 현재 과열도가 높아질수록 상기 압축기(2)의 흡입부 측 냉매 온도가 높아짐에 따라 상기 압축기(2)가 과열되어 작동됨으로 현재 과열도가 설정된 목표 과열도가 되도록 상기 전자 팽창밸브(6)의 개도값을 조절하게 된다.
물론, 상기 압축기(2)가 용량이 일정한 정속형 압축기인 경우 상기 목표 과열도는 일정한 값이 상기 마이컴에 미리 내장되는 반면, 상기 압축기(2)가 용량이 가변될 수 있는 인버터 압축기인 경우 상기 목표 과열도는 상기 압축기의 용량에 따라 그 값이 변동되는 테이블이 상기 마이컴에 미리 내장된다.
여기서, 상기 인버터 압축기는 실내 온도와 사용자에 의해 설정되는 희망 온도 사이의 오차에 의해 결정되는 냉방 또는 난방 부하에 따라 그 용량이 가변된다.
따라서, 종래 기술에 따른 히트펌프 시스템은 상기 압축기(2)가 작동되는 경우 현재 과열도가 상기 압축기(2)의 용량에 따라 상기 마이컴에 내장된 목표 과열도와 일치되도록 상기 전자 팽창밸브(6)의 개도값이 조절된다.
그러나, 최근에는 히트펌프 시스템이 대형화됨에 따라 다수개의 압축기가 적용되고, 상기와 같은 다수개의 압축기가 냉방 또는 난방 부하에 따라 적어도 하나 이상의 압축기가 선택적으로 작동되는데, 이러한 냉방 또는 난방 부하는 단순히 실내 온도와 사용자의 희망 온도 사이의 오차에 의해 결정될 뿐 아니라 냉방시 실외 온도가 높거나 난방시 실외 온도가 낮은 경우 실질적인 냉방 또는 난방 부하가 증가되는 것도 고려되어 목표 과열도가 설정되고, 현재 과열도가 이러한 목표 과열도와 일치되도록 전자 팽창밸브의 개도값이 조절되어야 한다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 현재 과열도가 다수개의 압축기의 작동 현황에 대응하여 실외 온도 범위에 따라 달리 설정된 목표 과열도와 일치되도록 전자 팽창밸브의 개도값을 조절함으로 냉방 또는 난방 부하에 신속하게 해소할 뿐 아니라 압축기의 과열을 사전에 방지할 수 있는 히트펌프 시스템 및 히트펌프 시스템의 전자팽창밸브 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 히트펌프 시스템은 냉매를 압축, 응축, 팽창, 증발시키는 다수개의 압축기와, 응축기와, 전자 팽창밸브와, 증발기 및 냉매의 흐름을 절환해 주는 사방밸브가 냉매 배관에 의해 연결되도록 설치되어 마이컴에 의해 작동이 제어되는 히트펌프 시스템에 있어서,상기 히트펌프 시스템은 상기 압축기의 흡입부 측에 설치되어 상기 압축기측으로 흡입되는 냉매의 온도를 감지하는 제 1온도센서와, 상기 증발기측에 설치되어 상기 증발기를 통과하는 냉매의 온도를 감지하는 제 2온도센서와, 실외측에 설치되어 실외온도를 감지하는 제 3온도센서를 포함하여 구성되고, 상기 마이컴은 상기 제 1온도센서에서 감지된 압축기 흡입부 측의 냉매온도와 상기 제 2온도센서에서 감지된 증발기측의 냉매온도의 차이값인 현재 과열도가 상기 다수개의 압축기 동작 현황 및 상기 제 3온도센서에서 감지된 실외 온도에 따라 설정되는 값인 목표 과열도와 일치되도록 전자팽창밸브의 개도값을 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 전자 팽창밸브의 제어방법은 냉방 또는 난방 부하에 따라 용량이 가변되도록 적어도 하나 이상의 압축기가 작동되는 제1단계와, 상기 제1단계에서 하나 이상의 압축기가 작동되는 경우 현재 과열도가 산출되는 동시에 다수개의 압축기 작동 현황 및 실외 온도에 따라 목표 과열도가 설정되는 제2단계와, 상기 제2단계에서 산출된 현재 과열도가 상기 목표 과열도와 일치되도록 전자 팽창밸브의 개도값이 조절되는 제3단계를 포함하여 구성되고, 상기 제 1단계는 대용량 압축기와, 상기 대용량 압축기보다 작은 용량을 차지하는 소용량 압축기의 작동여부가 결정되는 과정을 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 냉방 및 난방시 냉매 흐름이 도시된 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 전자 팽창밸브 제어방법이 도시된 순서도이다.
상기 본 발명에 따른 히트펌프 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이 냉방시를 기준으로 설명하면, 냉매를 압축, 응축, 팽창, 증발시키는 다수개의 압축기(52a,52b)와, 실외 열교환기(54)와, 전자 팽창밸브(56)와, 실내 열교환기(58)와, 상기 다수개의 압축기(52a,52b) 후단에 설치되어 냉방 또는 난방시 냉매의 흐름을 절환시켜주는 사방밸브(60)와, 상기 다수개의 압축기(52a,52b) 선단에 설치되어 액체 냉매를 걸러주는 어큐뮬레이터(62)가 서로 냉매배관에 의해 서로 연결되도록 설치되며, 이러한 히트펌프 시스템은 마이컴(미도시)에 의해 작동이 조절되되, 상기 마이컴은 냉방 또는 난방 부하에 따라 용량이 가변되도록 다수개의 압축기(52a,52b)의 작동 여부가 결정되고, 그 결정에 따라 적어도 하나 이상의 압축기가 작동되는 경우 현재 과열도가 상기 다수개의 압축기(52a,52b) 동작 현황 및 실외 온도에 따라 설정된 목표 과열도와 일치되도록 전자 팽창밸브(56)의 개도값을 조절한다.
상기와 같은 히트펌프 시스템이 냉방 작동되는 경우, 냉매는 다수개의 압축기(52a,52b), 실외 열교환기(54), 전자 팽창밸브(56), 실내 열교환기(58)를 따라 순환되며, 상기 실외 열교환기(54)와 실내 열교환기(58)는 각각 응축기와 증발기 역할을 수행하는 반면, 상기 사방밸브(60)에 의해 냉매 흐름이 절환되어 히트펌프 시스템이 난방 작동되는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 냉매는 다수개의 압축기(52a,52b), 실내 열교환기(58), 전자 팽창밸브(56), 실외 열교환기(54)를 따라 순환되며, 상기 실내 열교환기(58)와 실외 열교환기(54)는 각각 응축기와 증발기 역할을 수행한다.
이때, 상기 현재 과열도는 상기 압축기(52a,52b)의 흡입부 측의 냉매 온도와 상기 증발기(58) 측의 냉매 온도의 차이값이다.
따라서, 상기 현재 과열도 및 목표 과열도를 측정하기 위하여 상기 히트펌프 시스템은 상기 다수개의 압축기(52a,52b)의 흡입부 측에 설치되어 상기 다수개의 압축기(52a,52b) 측으로 흡입되는 냉매 온도(T1)를 감지하는 제1온도센서(72)와, 상기 증발기(54,58) 측에 설치되어 상기 증발기(54,58)를 통과하는 냉매 온도(T2)를 감지하는 제2온도센서(74)와, 실외 측에 설치되어 실외 온도(T3)를 감지하는 제3온도센서(76)가 더 포함되어 이루어진다.
물론, 냉방 또는 난방에 따라 상기 실외 열교환기(54)와 실내 열교환기(58)는 각각 그 역할이 바뀌게 됨으로 냉방 또는 난방시 상기 제2온도센서(74)가 실제적으로 부착되는 위치는 변경되지만, 상기 제2온도센서(74)는 증발기 역할을 수행하는 열교환기 측에 설치된다.
특히, 상기 마이컴은 상기 다수개의 압축기(52a,52b) 동작 현황 및 상기 실외 온도(T3)에 따른 목표 과열도가 저장된 테이블이 내장된다.
구체적으로, 상기 다수개의 압축기(52a,52b)는 모든 압축기 용량의 60%와 40%를 각각 차지하는 대용량 압축기(52a)와 소용량 압축기(52b)로 이루어져 냉방 또는 난방 부하에 따라 상기 대용량 압축기(52a)와 소용량 압축기(52b)가 모두 작동되거나, 상기 소용량 압축기(52b)만 작동되며, 이와 같이 대용량 압축기(52a)와 소용량 압축기(52b)의 작동 현황 및 실외 온도에 따라 목표 과열도는 하기의 [표 1]과 [표 2]에 도시된 바와 같이 저장된 테이블에 의해 설정된다.
[표 1] 냉방 운전
실외 온도(T3) 대용량,소용량압축기 운전 소용량 압축기 운전
40℃ 미만 -2℃ 0℃
40℃ 이상 -3℃ -1℃
[표 2] 난방 운전
실외 온도(T3) 대용량, 소용량압축기 운전 소용량 압축기 운전
-4℃ 미만 -1℃ -
-4℃ ~ 20℃ -2℃ 0℃
20℃ 이상 -3℃ -1℃
상기와 같이, 냉방 운전시 [표 1]를 참조하여 설명하면, 냉방 부하에 따라 대용량 압축기(52a)와 소용량 압축기(52b)가 모두 운전될 때 실외 온도(T3)가 40℃ 미만인 경우 목표 과열도는 -2℃로 설정되는 반면, 실외 온도(T3)가 40℃ 이상인 경우 목표 과열도는 -3℃로 설정된다.
즉, 냉방시 실외 온도(T3)가 높을수록 실외 공기로부터 상기 실외 열교환기(54) 측으로 열전달이 발생되어 실제적인 냉방 부하가 더 커짐에 따라 목표 과열도가 상향 조절된다.
그리고, 냉방 운전시 냉방 부하가 감소됨에 따라 상기 소용량 압축기(52b)만 작동될 경우 목표 과열도는 상기 대용량 압축기(52a)와 소용량 압축기(52b)가 작동될 경우 목표 과열도보다 2℃ 더 높게 설정된다.
즉, 상기 소용량 압축기(52b)만 작동될 경우의 냉방 부하는 상기 대용량 압축기(52a)와 소용량 압축기(52b)가 모두 작동될 경우의 냉방 부하보다 더 작기 때문에 목표 과열도가 하향 조절된다.
한편, 난방 운전시 [표 2]를 참조하여 설명하면, 난방 부하에 따라 대용량 압축기(52a)와 소용량 압축기(52b)가 모두 운전될 때 실외 온도(T3)가 4℃ 미만인 경우 목표 과열도는 -1℃로 설정되고, 실외 온도(T3)가 4℃ 이상 20℃ 미만인 경우 목표 과열도는 -2℃로 설정되며, 실외 온도(T3)가 20℃ 이상인 경우 목표 과열도는 -3℃로 설정된다.
즉, 난방시 실외 온도(T3)가 높을수록 실외 공기로부터 상기 실외 열교환기(54) 측으로 열전달이 발생되어 상기 실외 열교환기(54)를 통과한 냉매의 온도가 비교적 높게 때문에 상기 실외 열교환기(54)를 통과하여 상기 다수개의 압축기(52a,52b) 측으로 유입되는 냉매의 온도(T1)가 따라서 높아짐에 따라 목표 과열도가 상향 조절된다.
그리고, 난방 운전시 난방 부하가 감소됨에 따라 상기 소용량 압축기(52b)만 작동될 경우 목표 과열도는 상기 대용량 압축기(52a)와 소용량 압축기(52b)가 작동될 경우 목표 과열도보다 2℃ 더 높게 설정된다.
즉, 상기 소용량 압축기(52b)만 작동될 경우의 난방 부하는 상기 대용량 압축기(52a)와 소용량 압축기(52b)가 모두 작동될 경우의 난방 부하보다 더 작기 때문에 목표 과열도가 하향 조절된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 전자 팽창밸브 제어방법은 도 5를 참고로 하여 설명하면, 제1단계는 냉방 또는 난방 부하에 따라 적어도 하나 이상의 압축기(52a,52b)가 작동된다.(S1 참조)
이때, 냉방 또는 난방 부하는 보통 실내 온도와 사용자가 설정하는 희망 온도 사이의 오차에 의해 결정되며, 초기에 냉방 또는 난방 부하를 신속하게 해소하기 위하여 상기 대용량 압축기(52a)와 소용량 압축기(52b)가 모두 작동되지만, 상기 대용량 압축기(52a)와 소용량 압축기(52b)가 작동됨에 따라 냉방 또는 난방 부하의 일부가 해소됨으로 상기 소용량 압축기(52b)만 작동되기도 한다.
제2단계는 상기 제1단계에서 냉방 또는 난방 부하에 따라 압축기(52a,52b)가 작동되는 경우 상기 대용량 압축기(52a)와 소용량 압축기(52b)의 흡입부 측의 냉매 온도(T1)와 상기 증발기(54,58) 측의 냉매 온도(T2) 차이값인 현재 과열도가 산출된다.(S2 참조)
여기서, 상기 대용량 압축기(52a)와 소용량 압축기(52b)의 흡입부 측 냉매 온도(T1)는 상기 제1온도센서(72)에 의해 감지되고, 상기 증발기(54,58) 측의 냉매 온도(T2)는 상기 제2온도센서(74)에 의해 감지된다.
제3단계는 상기 제2단계에서 산출된 현재 과열도와 비교될 수 있도록 실외 온도가 측정되는 동시에 대용량 압축기(52a)와 소용량 압축기(52b) 작동 현황 및 실외 온도(T3)에 따른 목표 과열도가 설정된다.(S3 참조)
여기서, 상기 실외 온도(T3)는 상기 제3온도센서(76)에 의해 감지되며, 상기 목표 과열도는 다수개의 압축기 작동 현황 및 이에 대응되는 실외 온도(T3) 범위에 따라 미리 설정되어 상기 마이컴에 내장된 테이블로부터 선택된다.
제4단계는 상기 제3단계에서 선택된 목표 과열도에 현재 과열도가 일치되도록 상기 전자 팽창밸브의 개도값이 조절된다.(S4 참조)
보통, 상기 전자 팽창밸브의 개도값은 0 ~ 510 pulse 사이의 값을 가지되, 0 pulse인 경우 냉매유로가 닫힌 상태이며, 510 pulse인 경우 냉매유로가 완전히 열린 상태이며, 이러한 전자 팽창밸브의 개도값을 변동시킴에 따라 냉방 또는 난방 부하를 신속하게 대응할 수 있다.
결국, 냉방 또는 난방 부하에 따라 다수개의 압축기(52a,52b) 작동이 결정되고, 상기 다수개의 압축기(52a,52b) 작동 현황 및 실외 온도(T3)에 따라 목표 과열도가 결정되며, 상기 목표 과열도에 따라 상기 전자 팽창밸브(56)의 개도값이 조절되어 냉매 유량이 조절된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템 및 히트펌프 시스템의 전자팽창밸브 제어방법은 다수개의 압축기 작동 현황에 대응하여 실외 온도 범위에 따라 설정된 목표 과열도가 테이블에 저장되어 마이컴에 내장되기 때문에 히트펌프 시스템이 작동되는 경우 현재 과열도가 다수개의 압축기 작동 현황 및 실외 온도에 따라 설정된 목표 과열도와 일치되도록 전자 팽창밸브의 개도값을 조절함으로 냉방 또는 난방 부하에 신속하게 해소할 수 있으므로 사용자에게 쾌적한 냉방 또는 난방을 제공할 수 있을 뿐 아니라 압축기가 과열되는 것을 사전에 방지할 수 있으므로 압축기 작동의 신뢰성을 확보할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래의 히트펌프 시스템의 냉방시 냉매 흐름이 도시된 도면,
도 2는 종래의 히트펌프 시스템의 난방시 냉매 흐름이 도시된 도면,
도 3은 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 냉방시 냉매 흐름이 도시된 도면,
도 4는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 난방시 냉매 흐름이 도시된 도면,
도 5는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 전자 팽창밸브 제어방법이 도시된 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
52a,52b : 제1,2압축기 54 : 실외 열교환기
56 : 전자 팽창밸브 58 : 실내 열교환기
60 : 사방밸브 62 : 어큐뮬레이터
72,74,76 : 제1,2,3온도센서 T1 : 압축기의 흡입부 측 냉매 온도
T2 : 증발기 측 냉매 온도 T3 : 실외 온도

Claims (9)

  1. 냉매를 압축, 응축, 팽창, 증발시키는 다수개의 압축기와, 응축기와, 전자 팽창밸브와, 증발기 및 냉매의 흐름을 절환해 주는 사방밸브가 냉매 배관에 의해 연결되도록 설치되어 마이컴에 의해 작동이 제어되는 히트펌프 시스템에 있어서,
    상기 히트펌프 시스템은 상기 압축기의 흡입부 측에 설치되어 상기 압축기측으로 흡입되는 냉매의 온도를 감지하는 제 1온도센서와, 상기 증발기측에 설치되어 상기 증발기를 통과하는 냉매의 온도를 감지하는 제 2온도센서와, 실외측에 설치되어 실외온도를 감지하는 제 3온도센서를 포함하여 구성되고,
    상기 마이컴은 상기 제 1온도센서에서 감지된 압축기 흡입부 측의 냉매온도와 상기 제 2온도센서에서 감지된 증발기측의 냉매온도의 차이값인 현재 과열도가 상기 다수개의 압축기 동작 현황 및 상기 제 3온도센서에서 감지된 실외 온도에 따라 설정되는 값인 목표 과열도와 일치되도록 전자팽창밸브의 개도값을 조절하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이컴은 상기 다수개의 압축기 동작 현황 및 상기 실외 온도에 따른 목표 과열도가 저장된 테이블이 내장된 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
  4. 냉방 또는 난방 부하에 따라 용량이 가변되도록 적어도 하나 이상의 압축기가 작동되는 제1단계와,
    상기 제1단계에서 하나 이상의 압축기가 작동되는 경우 현재 과열도가 산출되는 동시에 다수개의 압축기 작동 현황 및 실외 온도에 따라 목표 과열도가 설정되는 제2단계와,
    상기 제2단계에서 산출된 현재 과열도가 상기 목표 과열도와 일치되도록 전자 팽창밸브의 개도값이 조절되는 제3단계를 포함하여 구성되고,
    상기 제 1단계는 대용량 압축기와, 상기 대용량 압축기보다 작은 용량을 차지하는 소용량 압축기의 작동여부가 결정되는 과정이 포함되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템의 전자팽창밸브 제어방법.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2단계는 상기 제1단계에서 냉방 부하에 따라 상기 제1,2압축기가 모두 작동될 때 실외 온도가 40℃ 미만인 경우 목표 과열도가 -2℃로 설정되고, 실외 온도가 40℃ 이상인 경우 목표 과열도가 -3℃로 설정되는 것을 특징으로 히트펌프 시스템의 전자팽창밸브 제어방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2단계는 상기 제1단계에서 냉방 부하에 따라 상기 소용량 압축기만 작동될 때 실외 온도가 40℃ 미만인 경우 목표 과열도가 0℃로 설정되고, 실외 온도가 40℃ 이상인 경우 목표 과열도가 -1℃로 설정되는 것을 특징으로 히트펌프 시스템의 전자팽창밸브 제어방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2단계는 상기 제1단계에서 난방 부하에 따라 상기 대용량 압축기와 소용량 압축기가 모두 작동될 때 실외 온도가 -4℃ 미만인 경우 목표 과열도가 -1℃로 설정되고, 실외 온도가 -4℃ 이상 20℃ 미만인 경우 목표 과열도가 -2℃로 설정되며, 실외 온도가 20℃ 이상인 경우 목표 과열도가 -3℃로 설정되는 것을 특징으로 히트펌프 시스템의 전자팽창밸브 제어방법.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2단계는 상기 제1단계에서 난방 부하에 따라 상기 소용량 압축기만 작동될 때 실외 온도가 20℃ 미만인 경우 목표 과열도가 0℃로 설정되고, 실외 온도가 20℃ 이상인 경우 목표 과열도가 -1℃로 설정되는 것을 특징으로 히트펌프 시스템의 전자팽창밸브 제어방법.
KR10-2002-0073107A 2002-11-22 2002-11-22 히트펌프 시스템 및 히트펌프 시스템의 전자 팽창밸브제어방법 KR100471453B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0073107A KR100471453B1 (ko) 2002-11-22 2002-11-22 히트펌프 시스템 및 히트펌프 시스템의 전자 팽창밸브제어방법
US10/661,608 US6951116B2 (en) 2002-11-22 2003-09-15 Air conditioner and method for controlling electronic expansion valve of air conditioner
CNB2003101027338A CN1255655C (zh) 2002-11-22 2003-10-22 空调器以及控制该空调器的电子膨胀阀的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0073107A KR100471453B1 (ko) 2002-11-22 2002-11-22 히트펌프 시스템 및 히트펌프 시스템의 전자 팽창밸브제어방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040045092A KR20040045092A (ko) 2004-06-01
KR100471453B1 true KR100471453B1 (ko) 2005-03-08

Family

ID=36754284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-0073107A KR100471453B1 (ko) 2002-11-22 2002-11-22 히트펌프 시스템 및 히트펌프 시스템의 전자 팽창밸브제어방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6951116B2 (ko)
KR (1) KR100471453B1 (ko)
CN (1) CN1255655C (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101750869B1 (ko) 2011-03-04 2017-06-26 엘지전자 주식회사 히트펌프를 이용한 온수 순환장치의 제어방법

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100540808B1 (ko) * 2003-10-17 2006-01-10 엘지전자 주식회사 히트펌프 시스템의 과열도 제어 방법
KR100556772B1 (ko) * 2003-11-04 2006-03-10 엘지전자 주식회사 다수의 압축기를 구비한 공조시스템의 실온제어방법
JP4075831B2 (ja) * 2004-03-24 2008-04-16 株式会社デンソー 車両用空調装置
KR100575693B1 (ko) * 2004-10-18 2006-05-03 엘지전자 주식회사 보조압축회로를 구비한 공기조화기
EP1703235B1 (en) * 2005-03-02 2011-11-16 LG Electronics, Inc. Method for controlling air conditioner having several compressors
KR100672314B1 (ko) * 2005-12-29 2007-01-24 엘지전자 주식회사 공조기의 팽창밸브 제어방법
CN101086374B (zh) * 2006-06-07 2011-02-23 乐金电子(天津)电器有限公司 空调器及其控制方法
US7784296B2 (en) * 2007-03-08 2010-08-31 Nordyne Inc. System and method for controlling an air conditioner or heat pump
US8151583B2 (en) * 2007-08-01 2012-04-10 Trane International Inc. Expansion valve control system and method for air conditioning apparatus
CN101446463B (zh) * 2007-11-27 2011-07-20 珠海格力电器股份有限公司 电子膨胀阀的控制方法、热泵装置自适应控制方法及装置
EP2077427B1 (en) * 2008-01-02 2017-03-15 LG Electronics Inc. Air conditioning system
JP4497234B2 (ja) * 2008-07-29 2010-07-07 ダイキン工業株式会社 空気調和装置
CN102165194B (zh) * 2008-09-26 2015-11-25 开利公司 运输制冷系统上的压缩机排放控制
US9557085B2 (en) * 2009-07-22 2017-01-31 Mitsubishi Electric Corporation Heat pump apparatus
CN102207320B (zh) * 2010-03-30 2013-08-14 海尔集团公司 空调膨胀阀最小开启度和空调膨胀阀的控制方法
CN101940372A (zh) * 2010-09-03 2011-01-12 深圳市航宇德升科技有限公司 微气候人体降温系统及其制冷系统
US20130174591A1 (en) * 2010-09-13 2013-07-11 Carrier Corporation Superheat control for a refrigerant vapor compression system
US8887518B2 (en) 2010-09-30 2014-11-18 Trane International Inc. Expansion valve control system and method for air conditioning apparatus
TWI401402B (zh) * 2010-11-09 2013-07-11 Ind Tech Res Inst 滿液式蒸發器冷媒液位控制方法
CN102368009B (zh) * 2011-11-09 2014-01-22 宁波奥克斯电气有限公司 变频空调制冷时室内机电子膨胀阀的控制方法
CN102506490B (zh) * 2011-11-09 2013-12-04 宁波奥克斯电气有限公司 一拖多变频空调制冷时室内机电子膨胀阀的控制方法
US20130186116A1 (en) * 2012-01-19 2013-07-25 Samuel M. Sami Outside air water source heat pump
CN103307754B (zh) * 2012-03-15 2015-06-10 珠海格力电器股份有限公司 热水器及空调器电子膨胀阀开度的控制方法和装置
US20150219373A1 (en) * 2012-10-01 2015-08-06 Mitsubishi Electric Corporation Air-conditioning apparatus
CN102901293B (zh) * 2012-11-09 2016-06-29 四川长虹空调有限公司 精密调节电子膨胀阀的空调器及其控制方法
CN103807970B (zh) * 2012-11-12 2016-06-08 珠海格力电器股份有限公司 空调机的控制方法及装置
CN103868299B (zh) * 2012-12-13 2016-06-15 美的集团股份有限公司 电子膨胀阀精细调节控制方法及系统
WO2014160740A1 (en) 2013-03-26 2014-10-02 Aaim Controls, Inc. Refrigeration circuit control system
CN103292432B (zh) * 2013-05-20 2015-09-30 四川长虹电器股份有限公司 精确调控电子膨胀阀的方法、装置及精确控温空调
CN104110792B (zh) * 2014-05-30 2017-02-08 美的集团股份有限公司 空调系统的控制方法和控制装置
CN104634026A (zh) * 2015-01-12 2015-05-20 贝莱特空调有限公司 一种空调系统中电子膨胀阀的控制方法
CN107429958B (zh) 2015-03-09 2021-03-30 开利公司 膨胀阀控制
CN106322634B (zh) * 2015-06-26 2019-02-01 广东迪奥技术有限公司 一种空调新风机的节能控制装置及其控制方法
CN105674610B (zh) * 2016-01-29 2018-04-17 合肥美的电冰箱有限公司 一种制冷剂流量控制方法系统及冰箱
US10823474B2 (en) 2016-05-24 2020-11-03 Carrier Corporation Perturbation of expansion valve in vapor compression system
CN107631525B (zh) * 2017-07-31 2020-06-02 珠海格力电器股份有限公司 一种双级压缩机空调系统及其控制方法和装置
CN107676998A (zh) * 2017-09-15 2018-02-09 广东芬尼克兹节能设备有限公司 一种双过热度控制除湿系统和方法
KR20190081866A (ko) 2017-12-29 2019-07-09 엘지전자 주식회사 공기조화 시스템
KR102129078B1 (ko) 2017-12-29 2020-07-02 엘지전자 주식회사 공기조화 시스템
KR102130437B1 (ko) 2017-12-29 2020-07-07 엘지전자 주식회사 공기조화 시스템
CN108375170B (zh) * 2018-02-12 2020-05-15 海信（山东）空调有限公司 一种电子膨胀阀的控制方法、装置及空调器
CN110810972A (zh) * 2018-08-10 2020-02-21 青岛海尔空调器有限总公司 一种空调衣的控制方法及空调衣
US11493225B1 (en) * 2019-07-11 2022-11-08 Trane International Inc. Systems and methods for controlling superheat in a climate control system
CN111426030A (zh) * 2020-02-25 2020-07-17 青岛海尔空调电子有限公司 制热状态下定频空调的控制方法
CN112283868B (zh) * 2020-10-28 2022-07-08 广东Tcl智能暖通设备有限公司 一种空调膨胀阀控制方法、空调以及存储介质
CN112611041B (zh) * 2020-12-18 2023-12-12 青岛海信日立空调系统有限公司 一种空调机组及电子膨胀阀控制方法
CN114322249A (zh) * 2021-12-17 2022-04-12 宁波奥克斯电气股份有限公司 一种空调器的排气压力调节方法、装置及空调器
CN114294807A (zh) * 2022-01-11 2022-04-08 珠海格力电器股份有限公司 空调机组、存储介质及空调机组的控制方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5628201A (en) * 1995-04-03 1997-05-13 Copeland Corporation Heating and cooling system with variable capacity compressor
JP3651536B2 (ja) * 1997-05-19 2005-05-25 株式会社富士通ゼネラル 空気調和機の制御方法
US6276148B1 (en) * 2000-02-16 2001-08-21 David N. Shaw Boosted air source heat pump
US6321549B1 (en) * 2000-04-14 2001-11-27 Carrier Corporation Electronic expansion valve control system
KR100405986B1 (ko) * 2001-02-26 2003-11-15 엘지전자 주식회사 공조 시스템 및 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101750869B1 (ko) 2011-03-04 2017-06-26 엘지전자 주식회사 히트펌프를 이용한 온수 순환장치의 제어방법

Also Published As

Publication number Publication date
US6951116B2 (en) 2005-10-04
US20040107715A1 (en) 2004-06-10
KR20040045092A (ko) 2004-06-01
CN1502923A (zh) 2004-06-09
CN1255655C (zh) 2006-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100471453B1 (ko) 히트펌프 시스템 및 히트펌프 시스템의 전자 팽창밸브제어방법
KR100484869B1 (ko) 히트펌프 시스템의 운전제어방법
EP2270405B1 (en) Refrigerating device
KR100540808B1 (ko) 히트펌프 시스템의 과열도 제어 방법
KR101355689B1 (ko) 공기 조화 장치 및 그 어큐뮬레이터
KR100579564B1 (ko) 냉동 사이클 장치의 전자 팽창밸브 제어 방법
EP1477748B1 (en) Air conditioner
US20110192176A1 (en) Air conditioner and control method thereof
KR102460483B1 (ko) 인공지능 기능을 수반하는 공기 조화기 및 그 제어방법
US10955160B2 (en) Air conditioner including a plurality of utilization units connected in parallel to a heat source unit
KR20030097179A (ko) 공기조화기의 압축기 동작방법
KR20090091385A (ko) 공기 조화기 및 그의 제어방법
KR20180045194A (ko) 공기조화기 및 이의 제어 방법
KR100511953B1 (ko) 히트펌프 시스템의 압축기 제어장치 및 제어방법
JP2001074319A (ja) 冷凍装置
KR100505237B1 (ko) 공기조화기의 운전 제어방법
JP4730318B2 (ja) 冷凍装置
US11788759B2 (en) Refrigeration system and heat source unit
KR101911272B1 (ko) 공기조화기 및 그 제어방법
JP3028008B2 (ja) 空気調和装置
KR20170095616A (ko) 공기 조화기 및 그 제어방법
KR100484870B1 (ko) 히트펌프 시스템의 운전제어방법
JPH01139965A (ja) 冷凍装置の運転制御装置
KR20050034080A (ko) 실내기 설치 위치에 따른 멀티형 에어컨의 운전 방법
KR100304553B1 (ko) 히트펌프공기조화기와그난방운전을위한제어방법

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: 20130128

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140124

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150128

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160122

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170113

Year of fee payment: 13

LAPS Lapse due to unpaid annual fee