KR100519082B1

KR100519082B1 - Heat pump without electric heater

Info

Publication number: KR100519082B1
Application number: KR1020050008010A
Authority: KR
Inventors: 임관호
Original assignee: 핀튜브텍(주)
Priority date: 2005-01-28
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2005-10-06

Abstract

본 발명은 전기히터를 사용하지 않고 안정적인 압축기의 운전이 가능하고 압축효율을 높인 히트펌프에 관한 것으로, 냉매가 순환되는 압축기(1), 응축기(4), 팽창밸브(6) 및 증발기(3)를 포함하는 히트 펌프에 있어서, 상기 압축기(10)의 입구측에 설치된 냉각기(10)와; 상기 냉각기(10)와 상기 증발기(3)의 사이에 설치되어 증발기(3)에서 배출되는 기체 냉매의 압력을 설정압으로 감압시키는 감압기(7)와; 상기 냉각기(10)내에 배치되어 감압기(7)로부터 감압된 기체 냉매에 포함된 액체를 분리하는 액체분리기(11)와; 상기 액체분리기(11)에 의해 분리되어 상기 냉각기(10)로 저장된 오일을 상기 압축기(1)의 토출 압력으로 상기 압축기(1)의 입구측으로 공급하는 이덕터(8)가 포함된 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a heat pump capable of operating a stable compressor without using an electric heater and increasing a compression efficiency, wherein the refrigerant circulates a compressor (1), a condenser (4), an expansion valve (6), and an evaporator (3). A heat pump comprising: a cooler (10) installed at an inlet side of the compressor (10); A pressure reducer (7) installed between the cooler (10) and the evaporator (3) to reduce the pressure of the gas refrigerant discharged from the evaporator (3) to a set pressure; A liquid separator (11) disposed in the cooler (10) for separating liquid contained in the gas refrigerant decompressed from the pressure reducer (7); It characterized in that it comprises an eductor 8 which is separated by the liquid separator 11 and supplies the oil stored in the cooler 10 to the inlet side of the compressor 1 at the discharge pressure of the compressor 1. .

Description

Heat pump without electric heater

본 발명은 냉난방을 위한 히트펌프에 관한 것으로, 특히 전기히터를 사용하지 않고 안정적인 압축기의 운전이 가능하고 압축효율을 높인 히트펌프에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump for cooling and heating, and more particularly to a heat pump capable of operating a stable compressor without using an electric heater and increasing the compression efficiency.

히트펌프는 에너지 이용효율이 높으며 또 난방과 냉방을 할 수 있는 장점 때문에 그 이용율이 세계적으로 증가하고 있다. 소형 히트펌프에서는 보조히터를 사용하기 때문에 에너지 효율이 낮다. 히트펌프의 성적계수는 3보다 높지만 보조히터를 사용할 경우 성적계수는 1이 된다. 즉, 히트펌프에서는 1kW의 전력으로 3kW이상의 열을 얻을 수 있지만 히터에서는 1kW의 전력으로 1kW만의 열을 방열하므로 보조히터를 사용하는 순간부터 히트펌프로서의 기능을 상실하는 것으로 볼 수 있다.Heat pumps have a high energy use efficiency and their utilization rate is increasing worldwide due to the advantages of heating and cooling. Small heat pumps use an auxiliary heater, resulting in low energy efficiency. The heat coefficient of the heat pump is higher than 3, but the auxiliary coefficient is 1 when the auxiliary heater is used. That is, the heat pump can obtain more than 3kW of heat with 1kW of power, but the heater dissipates only 1kW of heat with 1kW of power, so it can be seen that it loses its function as a heat pump from the moment of using the auxiliary heater.

압축기로는 스크롤(scroll)타입이 높은 효율과 내구성 때문에 히트펌프에 사용되고 있다. 이 압축기는 압축비가 결정되면 증발기의 운전온도에 따라 압축기의 토출 온도와 압력이 결정된다.Scroll type compressors are used in heat pumps because of their high efficiency and durability. When the compression ratio of the compressor is determined, the discharge temperature and the pressure of the compressor are determined according to the operating temperature of the evaporator.

대기의 온도가 낮을 때(가령 영하 10℃에서) 대기에서 열을 흡수하여 난방에 적합한 온도가 되는 압축기를 선택하면 대기의 온도가 높아졌을 때는 증발기의 온도가 높아지기 때문에 압축기의 토출 압력과 온도는 압축기가 안정적으로 운전 될 수 있는 범위 밖에 노이게 된다. 반대로 높은 대기온도에서 압축기가 안전하게 작동할 수 있는 압축비의 압축기를 택하면 대기온도가 낮아질 때 토출 압력과 온도가 난방에 합당한 온도보다 낮아서 난방기능을 하지 못하게 된다. 이것 때문에 전기히터를 사용한다. When the temperature of the air is low (eg, below 10 ° C) and the compressor is selected to absorb heat from the air and becomes a suitable temperature for heating, the discharge pressure and temperature of the compressor are increased because the temperature of the evaporator increases when the temperature of the air is high. Will be out of range for stable operation. On the contrary, if a compressor having a compression ratio that allows the compressor to operate safely at a high atmospheric temperature is selected, the discharge pressure and temperature are lower than the temperature suitable for heating when the atmospheric temperature is lowered, thereby preventing the heating function. For this reason, electric heaters are used.

이같이 히트펌프가 대기온도 영하 15℃에서 영상 18℃의 온도 영역에서 보조전 기히터를 사용하기 때문에 크게 두가기 단점이 있다. 첫째는 전기히터를 사용할 경우 히트펌프의 기능을 상실 하는 것이고, 둘째는 전기히터를 사용하기 위해서는 이미 설치한 케이블과 다른 계측기를 변경시켜야 하는것이다.Since the heat pump uses the auxiliary electric heater in the temperature range of the ambient temperature minus 15 ℃ to the image 18 ℃ has a disadvantage in largely. The first is the loss of the function of the heat pump when the electric heater is used. The second is to change the cables and other instruments already installed in order to use the electric heater.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기히터를 사용하지 않고 안정적인 압축기의 운전이 가능하고 압축효율이 높은 전기히터가 필요없는 히트펌프를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a heat pump capable of operating a stable compressor without using an electric heater and eliminating the need for an electric heater having a high compression efficiency.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은, Specific means of the present invention for achieving the above object,

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 히트펌프의 시스템 구성 회로도가 도1에 도시되어 있다. 도 1에서 발명의 이해를 돕기 위하여 12개의 분기점에 각기 1에서 12까지 번호를 붙어 놓았다.A system configuration circuit diagram of a heat pump according to the present invention is shown in FIG. In FIG. 1, 12 branching points are numbered from 1 to 12 to facilitate understanding of the invention.

도 1의 회로도에 도시된 바와 같이 냉매를 압축하는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)로부터 토출되는 냉매의 흐름 방향을 절환시키는 사방밸브(2)와, 상기 사방밸브(2)에 연결된 실외기(또는 증발기)(3)와, 상기 실외기(3)에 직열로 연결된 두개의 팽창밸브(5)(6)와, 상기 사방밸브(2)와 팽창밸브(5)와의 사이에 연결된 실내기(또는 응축기)(4)와, 상기 압축기(1)로 흡입되는 냉매의 온도와 압력을 조절하기 위한 온도/압력 조절모듈로 구성되어 있다.As shown in the circuit diagram of FIG. 1, a compressor 1 compressing a refrigerant, a four-way valve 2 for switching a flow direction of the refrigerant discharged from the compressor 1, and an outdoor unit connected to the four-way valve 2. (Or evaporator) 3, two expansion valves (5) (6) connected in series with the outdoor unit (3), and an indoor unit (or condenser) connected between the four-way valve (2) and the expansion valve (5). 4) and a temperature / pressure control module for adjusting the temperature and pressure of the refrigerant sucked into the compressor (1).

본 발명의 핵심인 온도/압력 조절모듈은 상기 실외기(3)의 출구측에 연결된 감압기(7)와, 상기 팽창밸브(6)로 유입되는 냉매의 일부를 상기 감압기(7)의 출구측에 공급하는 모세관(9)과, 상기 압축기(10)와 감압기(7)의 사이에 연결된 냉각기(10)와, 상기 감압기(7)에 연결되어 기체 냉매에 포함된 액체를 분리하는 액체분리기(11)와, 상기 액체분리기(11)로부터 분리된 액체를 상기 압축기(1)의 흡입구측에 공급하는 이덕터(eductor)(8)로 구성되어 있다.The temperature / pressure control module, which is the core of the present invention, includes a pressure reducer 7 connected to the outlet side of the outdoor unit 3, and a portion of the refrigerant flowing into the expansion valve 6 to the outlet side of the pressure reducer 7. A capillary tube 9 to be supplied to the liquid crystal device, a cooler 10 connected between the compressor 10 and the pressure reducer 7, and a liquid separator connected to the pressure reducer 7 to separate the liquid contained in the gas refrigerant. (11) and an eductor (8) for supplying the liquid separated from the liquid separator (11) to the suction port side of the compressor (1).

상기 모세관(9)과 팽창밸브(5)(6)의 각 입구측에는 냉매에 포함된 불순물을 걸러내는 스트레이너(13)(14)(15)가 각각 연결되어 있다.At each inlet side of the capillary tube 9 and the expansion valves 5 and 6, strainers 13, 14 and 15 for filtering out impurities contained in the refrigerant are respectively connected.

이와 같이 구성된 히트 펌프가 난방모드로 작동할 경우를 설명한다.The case where the heat pump configured as described above operates in the heating mode will be described.

압축기(1)에서 압축된 기체 냉매는 사방밸브(2)에서 순환경로1을 따라 실내기(또는 응축기)(4)로 흘러간다. 실내기(4)에서 냉매는 실내공기를 가열하며 기체가 응축할때 기화열을 방열하고 엔탈피는 낮아진다. 실내기(4)에서 응축된 고압의 액체냉매는 분기점 5에서 첵크 밸브(5)를 지나 분기점 6과 분기점 7을 지나서 분기점 12에 이른다.The gas refrigerant compressed by the compressor 1 flows from the four-way valve 2 to the indoor unit (or condenser) 4 along the circulation path 1. In the indoor unit (4), the refrigerant heats the indoor air, and heats the vaporization heat when the gas condenses, and the enthalpy is lowered. The high pressure liquid refrigerant condensed in the indoor unit 4 passes through the check valve 5 at the branch point 5 and passes through the branch point 6 and the branch point 7 to the branch point 12.

액체 냉매는 스트레이너(13)를 지나 팽창밸브(6)에서 감압 된 후 실외기(또는 증발기)(3)에서 증발한다. 이때 대기와 열을 교환하며 냉매는 대기에서 기화열을 흡수한다. 그 결과 냉매의 에너지 즉 엔탈피가 증가한다. 기체상태의 냉매는 사방밸브(2)에서 경로 4를 따라 감압기(7)를 지나 냉각기(10)를 거친 후 압축기(1)로 되돌아 감으로서 싸이클이 완성된다.The liquid refrigerant is depressurized by the expansion valve 6 through the strainer 13 and then evaporated in the outdoor unit (or evaporator) 3. At this time, heat is exchanged with the atmosphere, and the refrigerant absorbs vaporization heat from the atmosphere. As a result, the energy, enthalpy, of the refrigerant is increased. The gaseous refrigerant passes through the pressure reducer 7 along the path 4 in the four-way valve 2, passes through the cooler 10, and then returns to the compressor 1 to complete the cycle.

여기서 압축기(10)로 유입되는 냉매의 온도 및 압력을 조절하는 각 구성원의 기능을 설명하면, 감압기(7)는 기체냉매의 압력이 설정 압력보다 높으면 설정압력으로 감압시켜 준다. 감압기(7)를 지나는 기체의 온도가 설정온도 보다 높으면 모세관(9)의 입구측에 연결된 솔레노이드밸브(S1)가 열리며 액체가 주배관에 분사된다. 이 액체가 증발하여 기체온도가 강하된다.Here, the function of each member for controlling the temperature and pressure of the refrigerant flowing into the compressor 10 will be described. The pressure reducer 7 reduces the pressure to the set pressure when the pressure of the gas refrigerant is higher than the set pressure. When the temperature of the gas passing through the pressure reducer 7 is higher than the set temperature, the solenoid valve S1 connected to the inlet side of the capillary tube 9 is opened and the liquid is injected into the main pipe. This liquid evaporates and the gas temperature drops.

상기 솔레노이드밸브(S1)의 동작 제어는 상기 감압기(7)를 통과하는 냉매의 온도를 검출하는 온도센서(T1)로부터 검출 온도 신호를 검출하여 이를 제어기(20)에서 받아들여 솔레노이드밸브(S1)를 동작시킴으로서 이루어진다.Operation control of the solenoid valve (S1) detects the detected temperature signal from the temperature sensor (T1) for detecting the temperature of the refrigerant passing through the pressure reducer (7) and accepts it from the controller 20 to the solenoid valve (S1) By operating.

즉, 제어기(20)는 검출온도가 설정 온도보다 높을 경우 솔레노이드밸브(S1)를 열고 반대로 검출온도가 설정온도보다 낮을 경우 솔레노이드밸브(S1)를 닫는다.That is, the controller 20 opens the solenoid valve S1 when the detection temperature is higher than the set temperature, and closes the solenoid valve S1 when the detection temperature is lower than the set temperature.

실내기(4)에서 응축된 고압의 액체냉매는 분기점 7에서 소량이 분리되어 분기점 8로 흘러가며 감압된다. 분기점 7과 분기점 8을 연결하는 관은 모세관(9)이며 모세관(9)의 막힘을 방지하는 스트레이너(14)가 모세관(9)의 입구측에 연결되어 있다. 액체냉매는 기체냉매와 함께 냉각기(10)로 흘러가며 이때 액체분리기(11)에서 액체(액체냉매와 압축기오일)는 분리된다.The high pressure liquid refrigerant condensed in the indoor unit 4 is separated from a small amount at the branch point 7 and flows to the branch point 8 to reduce the pressure. The pipe connecting the branch point 7 and the branch point 8 is a capillary tube 9, and a strainer 14 for preventing the capillary tube 9 from being blocked is connected to the inlet side of the capillary tube 9. The liquid refrigerant flows into the cooler 10 together with the gas refrigerant, and at this time, the liquid (liquid refrigerant and compressor oil) is separated from the liquid separator 11.

분리된 액체는 냉각기(10)의 바닥에 남으며 냉각된 기체는 분기점 9를 지나 압축기(1)로 흘러간다. 분리된 액체중 냉매는 증발하며 그 일부는 압축기오일과 함께 이덕터(8)로 흘러간다. 상기 이덕터(8)를 운전하는 기체는 압축기(1)에서 고압으로 압축된 고온의 기체냉매가 분기점 10에서 작은관을 통하여 이덕터(8)에 공급된다. 이덕터(8)내에서는 강한 젯트(Jet)에 의하여 액체냉매는 증발하고 기체와 압축기오일은 분기점 9에서 주배관을 흐르는 기체와 합류한다.The separated liquid remains at the bottom of the cooler 10 and the cooled gas flows through the branch point 9 to the compressor 1. The refrigerant in the separated liquid evaporates and part of it flows into the eductor 8 together with the compressor oil. The gas for operating the eductor 8 is supplied to the eductor 8 through a small pipe at a branch point 10 where a hot gas refrigerant compressed to high pressure in the compressor 1 is supplied. In the eductor 8, the liquid refrigerant evaporates by a strong jet, and the gas and the compressor oil merge with the gas flowing through the main pipe at the branch point 9.

이같이 동작되는 온도/압력 조절모듈의 장점과 그 특징은 첫째, 압축기(1)의 흡입압력과 온도를 변화시켜 압축기의 토출 압력과 온도를 조절함으로써 증발기(3)내에서의 압력과 과열도(Super heating)에 무관하게 압축기(1)가 안정적으로 운전된다.The advantages and features of the temperature / pressure control module operated in this way are first, by changing the suction pressure and temperature of the compressor (1) to control the discharge pressure and temperature of the compressor (Super) pressure and superheat in the evaporator (Super) The compressor 1 is stably operated regardless of heating.

둘째, 히트펌프는 대기온도 -15℃에서 18℃까지 전기히터를 사용하지 않고, 안정적으로 운전할 수 있다. 그 이유는 이 모듈이 압축기(1)가 과열되거나 과부하가 걸리지 않도록 해주기 때문이다.Second, the heat pump can be operated stably without using an electric heater from the ambient temperature -15 ℃ to 18 ℃. The reason is that this module prevents the compressor 1 from overheating or being overloaded.

셋째, 대기의 온도가 높은 겨울에 지나친 과열도 때문에 일어나는 압축기(1)의 불안정 상태를 없앤다. 또 압축기 입구온도를 포화온도까지 낮춤으로 압축기(1)의 압축효율을 높여 싸이클의 효율을 높인다.Third, it eliminates the instability of the compressor 1, which occurs due to excessive superheat in winter when the atmospheric temperature is high. In addition, by lowering the compressor inlet temperature to the saturation temperature, the compression efficiency of the compressor 1 is increased to increase the cycle efficiency.

넷째, 압축기(1) 출구의 기체로 이덕터(8)를 작동시켜 오일 순환을 원활하게 한다. Fourth, the eductor 8 is operated with the gas at the outlet of the compressor 1 to facilitate oil circulation.

액체분리기(11)는 도 2에 도시하였다. 압축기(1)의 흡입온도 조절은 모세관(9)를 통하여 액체 냉매를 분기점8에서 주배관에 분사시키며 액체가 증발할 때 기화열로 온도를 조절한다. 그 결과 액체와 기체가 유입배관(19)를 통하여 액체분리기(11)로 들어오며 액체는 중력 때문에 분리기(11)바닥에 모이게 되며 동시에 증발한다.The liquid separator 11 is shown in FIG. The suction temperature control of the compressor 1 injects the liquid refrigerant through the capillary tube 9 into the main pipe at the branch point 8 and adjusts the temperature with the heat of vaporization when the liquid evaporates. As a result, liquid and gas enter the liquid separator 11 through the inlet pipe 19, and the liquid collects at the bottom of the separator 11 due to gravity and evaporates at the same time.

남아있는 액체는 분리기(11) 바닥에 있는 구멍(11b)을 통하여 냉각기(10) 바닥으로 흘러나간다. 기체는 여러 개의 작은 구멍(11a)을 통하여 분리기(11)에서 냉각기(10)로 나오며 이때 기체와 액체가 분리되어 기체는 압축기(1)로 흘러간다. 온도조절을 위하여 주입시키는 액체의 양과 증발하는 액체양을 정확히 같게 하는 것은 대단히 어렵기 때문에 이덕터(8)를 이용하여 발란스를 맞추어 준다. The remaining liquid flows out to the bottom of the cooler 10 through the holes 11b in the bottom of the separator 11. The gas exits from the separator 11 to the cooler 10 through several small holes 11a at which the gas and liquid are separated and the gas flows into the compressor 1. It is very difficult to exactly equalize the amount of liquid to be injected and the amount of liquid to evaporate for temperature control, so the balance is adjusted using the eductor (8).

이덕터(8)의 다양한 실시예가 도 3a와 도 3b에 도시되어 있다.Various embodiments of the eductor 8 are shown in FIGS. 3A and 3B.

이덕터(8)의 첫째 기능은 오일을 냉각기(10)에서 회수하여 압축기(1)로 순환시키는 것이며, 둘째 기능은 냉각기(10)에서 증발하고 남은 액체를 증발시키는 기능을 한다.The first function of the eductor 8 is to recover oil from the cooler 10 and circulate it to the compressor 1, and the second function is to evaporate the remaining liquid after evaporating from the cooler 10.

이런 기능의 동작원리는 압축기 출구기체(고온,고압)를 관(16)을 통하여 이덕터(8)에 유입시키며 유입관은 노즐역활을 하여 강한 젯트의 흐름이 이루어진다. 이덕터(3)의 모양은 도 3a로 도시한 모양에서는 베르누이(Bernuilli) 원리를 이용하여 고온의 기체유입관(16)은 노즐역활을 하여 액체유입관(17)끝에 압력을 낮게 하여 액체를 빨아들여 토출관(18)으로 토출시키는 원리를 이용한다.The operation principle of this function is to introduce the compressor outlet gas (high temperature, high pressure) into the eductor 8 through the tube 16, the inlet tube acts as a nozzle and a strong jet flow. In the shape of the eductor (3) is shown in Figure 3a by using the Bernoulli (Bernuilli) principle, the hot gas inlet pipe 16 acts as a nozzle to lower the pressure at the end of the liquid inlet pipe 17 to suck up the liquid To discharge to the discharge tube 18 is used.

도 3b로 도시한 모양에서는 이젝터의 원리를 이용한다. 고온기체 유입관(16)이 노즐역활을 하기 때문에 유입관(16)주위에 있는 액체를 펌핑하여 토출곤(18)으로 토출시키는 원리다. 이 두원리는 모두 냉각기 바닥에 있는 액체를 빼내는 기능을 한다.The shape shown in FIG. 3b utilizes the principle of ejectors. Since the hot gas inlet tube 16 serves as a nozzle, the liquid around the inlet tube 16 is pumped and discharged to the discharge hole 18. Both principles serve to drain the liquid from the bottom of the cooler.

<실시 예><Example>

본 특허에 대한 실시 예로서 방열량이 약15kW(13,169Kcal/h)되는 히트펌프를 예로 사용한다. 대기의 온도에 따라 실외기(3)의 운전온도와 운전압력이 변한다. 이때 대기온도는 실외기 운전온도보다 약5℃ 더 높다. As an example of the present patent, a heat pump having a heat dissipation amount of about 15 kW (13,169 Kcal / h) is used as an example. The operating temperature and the operating pressure of the outdoor unit 3 change according to the temperature of the atmosphere. At this time, the atmospheric temperature is about 5 ℃ higher than the outdoor unit operating temperature.

대기온도가 -14℃일때 실외기의 운전온도는 -18℃이며 이때 운전압력은 264.8kPa이다. 이 실행예에서 감압기(7)의 설정압력은 400kPa로 설정하였기 때문에 온도와 압력조절모듈은 아무런 기능을 하지 않는다. 압축기(1)는 효율이 60%이고 소요전력은 4.8kW로 압축비는 5.4로 작동한다. 압축기 출구 압력은 1,321.9kPa이고 출구온도는 100.4℃다. 실내기(4)에서 냉매포화온도는 34℃이며 실내기에서 공기출구온도(별도 프로그램으로 계산)는 약38℃가 된다(실내온도22℃가정). 이때 이덕터(8)의 기능은 냉각기(10)에서 오일을 회수하는 역할만 한다.When the air temperature is -14 ℃, the operating temperature of the outdoor unit is -18 ℃ and the operating pressure is 264.8kPa. In this embodiment, since the set pressure of the pressure reducer 7 is set to 400 kPa, the temperature and pressure regulating module have no function. Compressor 1 operates at 60% efficiency, power consumption of 4.8kW and compression ratio of 5.4. The compressor outlet pressure is 1321.9 kPa and the outlet temperature is 100.4 ° C. In the indoor unit 4, the refrigerant saturation temperature is 34 ° C, and in the indoor unit, the air outlet temperature (calculated by a separate program) is about 38 ° C (assuming an indoor temperature of 22 ° C). At this time, the function of the eductor 8 serves only to recover oil from the cooler (10).

이덕터(8)는 압축기(1)의 토출온도 100.4℃의 기체에 의하여 운전된다. 이때 기체량은 6kg/h이다. 이덕터(8)를 작동시키는 기체는 도1에서 분기점 10에서 이덕터(8)까지 연결하는 관의 크기는 내경이 1mm이며 길이가 1000mm인 관을 통하여 이덕터(8)에 유입된다. The eductor 8 is operated by the gas of the discharge temperature of the compressor 1 of 100.4 degreeC. At this time, the gas amount is 6kg / h. The gas for operating the eductor 8 flows into the eductor 8 through a tube having a diameter of 1 mm and a length of 1000 mm connecting the duct 8 from the branch point 10 in FIG.

그러므로 유량은 일정하지 않으며 압축기(1)의 토출 압력과 온도 그리고 냉각기(10)의 운전압력의 함수다. 액체냉매 분사량은 0이다. 즉 분사하지 않는다. 전체싸이클 효과는 대기에서 10.46kW의 열을 흡수하여 실내로 15.1Kw의 열을 방열하는데 압축기(1)가 사용한 전력은 4.8kW다.The flow rate is therefore not constant and is a function of the discharge pressure and temperature of the compressor 1 and the operating pressure of the cooler 10. The liquid refrigerant injection amount is zero. That is, do not spray. The total cycle effect absorbs 10.46 kW of heat from the atmosphere and dissipates 15.1 Kw of heat into the room. The power used by the compressor 1 is 4.8 kW.

도 5는 대기온도가 상승하여 실외기(3)가 -10℃로 작동할 때의 히트펌프의 운전결과다. 이때는 증발기 출구압력이 334.8kPa이고 설정압력은 400kPa이므로 압력/ 온도 조절모듈의 기능은 없다. 그러나 압축기(1)의 출구조건이 변했기 때문에 이덕터(8)를 운전하는 기체의 온도는 110.3℃ 이며 유량은 6kg/h에서 8.4kg/h로 증가하였다. 이때도 역시 액체분사는 하지 않는다.Fig. 5 shows the operation result of the heat pump when the outdoor temperature rises and the outdoor unit 3 operates at -10 ° C. At this time, the evaporator outlet pressure is 334.8kPa and the set pressure is 400kPa, so there is no function of pressure / temperature control module. However, since the outlet condition of the compressor 1 was changed, the temperature of the gas driving the eductor 8 was 110.3 ° C. and the flow rate increased from 6 kg / h to 8.4 kg / h. Again, no liquid spraying occurs.

도 6은 대기온도가 더욱 상승하여 실외기(3)의 운전온도가 -2℃ 일때의 운전결과를 나타낸다. 이 경우 증발기의 출구온도는 -1℃이며 압력은 446.4kPa로 운전된다. 이때 압력은 446.4kPa에서 400kPa로 강하되며 온도는 -1℃에서 -6.5℃로 냉각하도록 온도와 압력조절모듈이 작동한다. 이때 이덕터(8)를 운전하는 기체의 온도는 101.9℃이며 유량은 10.3kg/h로 다소 증가하며 모세관(9)를 통하여 분사는 냉매의 양은 11.69kg/h이다. 모세관(9)의 길이는 1,268mm이며 내경은 0.8mm이다. Fig. 6 shows the operation result when the atmospheric temperature further rises and the operating temperature of the outdoor unit 3 is -2 ° C. In this case, the outlet temperature of the evaporator is -1 ° C and the pressure is operated at 446.4 kPa. At this time, the pressure drops from 446.4kPa to 400kPa and the temperature and pressure control module operates to cool the temperature from -1 ℃ to -6.5 ℃. At this time, the temperature of the gas driving the eductor 8 is 101.9 ℃, the flow rate is slightly increased to 10.3kg / h and the amount of refrigerant injected through the capillary tube (9) is 11.69kg / h. The capillary tube 9 has a length of 1268 mm and an inner diameter of 0.8 mm.

도 7은 대기온도가 더욱 증가하여 실외기(3)의 증발온도가 3℃로 동작할때의 결과다. 실외기(3)의 출구압력은 528.4kPa이며 온도는 4℃다. 이때 온도/압력 조절모듈은 압력을 528.4kPa에서 400kPa로 강하시키며 온도는 3℃에서 -6.5℃로 냉각시킨다. 압축기(1)의 토출압력은 2,160kPa이고 온도는 101.9℃다. 그러므로 이덕터(8)를 운전하는 기체의 온도는 101.9℃이며 유량은 10.3kg/h이다. 모세관(9)을 통하여 분사되는 액체냉매양은 11.69kg/h로 변함없다.7 shows the result when the atmospheric temperature is further increased and the evaporation temperature of the outdoor unit 3 is operated at 3 ° C. The outlet pressure of the outdoor unit 3 is 528.4 kPa and the temperature is 4 ° C. At this time, the temperature / pressure control module drops the pressure from 528.4kPa to 400kPa and cools the temperature from 3 ℃ to -6.5 ℃. The discharge pressure of the compressor 1 is 2160 kPa and the temperature is 101.9 占 폚. Therefore, the temperature of the gas driving the eductor 8 is 101.9 ° C and the flow rate is 10.3 kg / h. The amount of liquid refrigerant injected through the capillary tube 9 does not change to 11.69 kg / h.

도 8은 증발기의 증발온도가 13℃로 히트펌프가 운전할 필요가 있는 최대온도다. 이때 온도/압력 조절모듈은 압력을 724.5kPa에서 400kPa로 강하시키며 온도는 16℃에서 3.3℃로 냉각시키는 역할을 한다.8 is the maximum temperature at which the heat pump needs to operate at an evaporator temperature of 13 ° C. At this time, the temperature / pressure control module lowers the pressure from 724.5kPa to 400kPa and the temperature cools from 16 ℃ to 3.3 ℃.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

상술한 바와 같이 본 발명의 전기히터가 없는 히트펌프에 따르면, 압축기에 유입되는 온도와 압력 조절은 물론 오일을 원활하게 순환시킴으로써 압축기의 안정적인 운전과 압축 효율이 증가되어 난방을 할 시기의 대기온도가 -15℃에서 15℃에 이르는 영역인 곳에서는 전기히터가 없이도 히트펌프 난방을 수행할 수 있다. 따라서 본 발명의 히트펌프는 성적계수가 높은 것이 특징이므로 에너지 절약에 크게 이바지 할수 있다.As described above, according to the heat pump without the electric heater of the present invention, the temperature and pressure flow into the compressor, as well as smoothly circulating oil, increase the stable operation and compression efficiency of the compressor, thereby increasing the atmospheric temperature at the time of heating. Heat pump heating can be performed in the region from -15 ° C to 15 ° C without an electric heater. Therefore, since the heat pump of the present invention is characterized by a high coefficient of performance, it can greatly contribute to energy saving.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.The following drawings, which are attached in this specification, illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention, serve to further understand the technical spirit of the present invention. It should not be construed as limited to.

도 1은 본 발명에 따른 히트 펌프의 시스템 구성도.1 is a system configuration of a heat pump according to the present invention.

도 2는 본 발명에 적용되는 액체분리기의 구성도.2 is a block diagram of a liquid separator applied to the present invention.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 적용되는 이덕터의 다양한 예시도.3A and 3B are various exemplary views of the eductor applied to the present invention.

도 4 내지 도 8은 본 발명의 운전 상태에 따른 각 구간에서의 온도와 압력 변화 등을 예시한 회로도.4 to 8 is a circuit diagram illustrating a change in temperature and pressure in each section according to the operating state of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 압축기1: compressor

3 : 증발기3: evaporator

7 : 감압기7: pressure reducer

8 : 이덕터8: Eductor

9 : 모세관9: capillary

10 : 냉각기10: cooler

11 : 액체분리기11: liquid separator

17 : 액체유입관17: liquid inlet pipe

19 : 유입배관19: inlet pipe

20 : 제어기20: controller

S1 : 솔레노이드밸브S1: Solenoid Valve

T1 : 온도센서T1: Temperature sensor

Claims

In a heat pump comprising a compressor (1), a condenser (4), an expansion valve (6) and an evaporator (3) in which a refrigerant is circulated,

A cooler (10) connected to the inlet side of the compressor (1);

A pressure reducer (7) installed between the cooler (10) and the evaporator (3) to reduce the pressure of the gas refrigerant discharged from the evaporator (3) to a set pressure;

A liquid separator (11) disposed in the cooler (10) for separating liquid contained in the gas refrigerant decompressed from the pressure reducer (7);

It characterized in that it comprises an eductor 8 which is separated by the liquid separator 11 and supplies the oil stored in the cooler 10 to the inlet side of the compressor 1 at the discharge pressure of the compressor 1. Heat pump without the need for an electric heater.

The method of claim 1,

The liquid separator 11 is a cylindrical body clogged and enlarged in the inlet pipe 19, characterized in that the small hole (11a) for passing the gas refrigerant to the outer peripheral surface and the large hole (11b) for dropping the liquid are arranged in opposite directions to each other. A heat pump system that does not require an electric heater.

The method of claim 1, wherein the eductor 8

The electric heater characterized by lowering the outlet pressure of the liquid inlet pipe (17) connected to the cooler 10 by the flow rate of the gas refrigerant discharged from the gas inlet pipe (16) connected to the compressor (1). No heat pump required.

The method of claim 1,

As means for maintaining the temperature of the gas refrigerant passing through the pressure reducer 7 at a set temperature,

A capillary tube (9) installed in a conduit connecting the condenser (4) and the expansion valve (6) and a conduit connecting the pressure reducer (7) and the liquid separator (11);

A solenoid valve S1 installed at an inlet side of the capillary tube 9 to open and close a flow path;

A temperature sensor (T1) for detecting the temperature of the gas refrigerant on the outlet side of the pressure reducer (7);

The heat pump that does not require an electric heater, characterized in that further comprising a controller (20) for controlling the opening and closing operation of the solenoid valve (S1) by comparing the temperature detected by the temperature sensor (T1) with a set temperature.