KR101013084B1 - 증기 분사 시스템 - Google Patents

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KR101013084B1
KR101013084B1 KR1020040102809A KR20040102809A KR101013084B1 KR 101013084 B1 KR101013084 B1 KR 101013084B1 KR 1020040102809 A KR1020040102809 A KR 1020040102809A KR 20040102809 A KR20040102809 A KR 20040102809A KR 101013084 B1 KR101013084 B1 KR 101013084B1
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힐리존제이.
우만와이
왕사이몬위렌
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에머슨 클리메이트 테크놀로지즈 인코퍼레이티드
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Abstract

히트 펌프는 유체가 연통하는 제 1 열교환기, 제 2 열교환기, 스크롤 압축기 그리고 플래시 탱크를 포함한다. 이 플래시 탱크는 액상의 냉매를 수용하도록 열교환기와 유체연통하도록 연결되는 입구를 포함한다. 더욱이, 이 플래시 탱크는 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기와 유체연통하도록 연결된 제 1 출구와, 스크롤 압축기와 유체연통하도록 연결된 제 2 출구를 포함한다. 제 1 출구는 과냉각 액상의 냉매를 열교환기로 이송시키도록 작동가능한 한편 제 2 출구는 기화된 냉매를 스크롤 압축기로 이송시키도록 작동가능하다. 팽창 밸브가 또한 구비되어 있고 그리고 플로트 장치에 의하여 입구를 선택적으로 개방하거나 또는 폐쇄하도록 작동가능하다. 이 플로트 장치는 입구를 통해서 플래시 탱크로 들어가는 액상의 냉매량을 조절함으로써 플래시 탱크내에 있는 액상의 냉매량을 제어하도록 작동가능하다.
Figure R1020040102809
증기 분사 시스템, 히트 펌프 시스템, 제 1 열교환기, 제 2 열교환기, 증기 분사 포트, 스크롤 압축기, 증기 분사 장치, 냉동 시스템, 플로트 장치.

Description

증기 분사 시스템{VAPOR INJECTION SYSTEM}
도 1은 본 발명의 원리에 따른 히트 펌프 시스템의 개략도,
도 2는 본 발명의 원리에 따른 히트 펌프 시스템의 개략도,
도 3은 본 발명의 원리에 따른 히트 펌프 시스템의 개략도,
도 4는 가열 사이클 동안에만 사용되는 증기 분사 시스템을 도시하고 있는 도 3의 특정 구성요소의 개략도,
도 5는 본 발명의 원리에 따른 히트 펌프 시스템의 개략도,
도 6은 본 발명의 원리에 따른 히트 펌프 시스템의 개략도,
도 7은 본 발명의 원리에 따른 히트 펌프 시스템의 개략도,
도 8은 본 발명의 원리에 따른 냉각 시스템의 개략도,
도 9는 본 발명의 원리에 따른 플래시 탱크의 사시도,
도 10은 도 9의 플래시 탱크의 분해도, 그리고
도 11은 도 9의 플래시 탱크의 단면도.
본 발명은 증기 분사 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 개량식 증기 분사 시스템을 구비한 가열 또는 냉각 시스템에 관한 것이다.
공기조화 시스템, 냉각장치 시스템, 냉동 및 히트 펌프 시스템을 포함하는 가열 및/또는 냉각 시스템은 압축기와 열교환기 사이에 배치되고 시스템 용량 및 효율 향상에 사용하기 위한 플래시 탱크를 포함한다. 이 플래시 탱크는 열교환기로부터의 액상의 냉매의 흐름을 수용하도록 작동될 수 있고 그리고 압축기를 사용하여 액상의 냉매의 일부분을 증기로 변환시키도록 작동될 수 있다. 이 플래시 탱크는 입구의 액상의 냉매에 대하여 저압으로 유지되기 때문에, 액상의 냉매의 일부분이 기화하여, 상기 플래시 탱크에 남아있는 액상의 냉매가 열을 배출해 과냉각되고, 기화된 냉매의 압력을 플래시 탱크에서 증가시킨다. 플래시 탱크는 기화된 냉매와 과냉각(sub-cooled) 액상의 냉매 양자를 포함하고 있다.
플래시 탱크로부터의 기화된 냉매가 압축기의 중간정도의 압력 입구로 분배되어, 기화된 냉매가 증발기를 떠나는 기화된 냉매 보다 실질적으로 압력이 보다 높으나, 압축기를 떠나는 냉매의 출구 흐름보다 압력이 낮다. 플래시 탱크로부터의 가압된 냉매는 압축기가 이 가압된 냉매를 정상 출력 압력으로 압축하는 경우 압축기의 일부분 만을 통과한다.
플래시 탱크에 있는 과냉각 냉매는 열교환기의 용량 및 효율을 증가시키도록 작동가능하다. 보다 상세하게는, 이 과냉각 액체는 플래시 탱크로부터 배출되고 그리고 소정의 모드(즉, 가열 또는 냉각)에 따라 하나의 열교환기로 보내진다. 액체가 과냉각 상태이기 때문에, 더 많은 열이 열교환기에 의하여 주위로부터 흡수될 수 있다. 이러한 방식으로, 가열 또는 냉각 사이클의 총 성능은 향상된다.
압축기에 의하여 오직 기화된 냉매만이 수용되는 것이 보장되도록 플래시 탱크로부터 압축기로 압축된 냉매의 유동이 조절된다. 이와 유사하게, 플래시 탱크로부터 열교환기로의 기화된 냉매의 유동을 방지하도록 플래시 탱크로부터 열교환기로의 과냉각 액상의 냉매의 유동이 조절된다. 상술의 두 경우 모두는 플래시 탱크로의 액상의 냉매의 유동을 조절함으로써 제어될 수 있다. 즉, 플래시 탱크로의 액상의 냉매의 유동을 조절함으로써, 기화된 냉매와 과냉각 액체의 냉매량이 제어되고, 이에 따라 압축기로의 기화된 냉매의 유동을 제어하고 열교환기로의 과냉각 액상의 냉매의 유동을 제어한다.
증기 분사가 공기조화 시스템, 냉각장치 시스템, 냉동 및 히트 펌프 시스템에 사용되어 시스템의 용량 및 효율을 향상시킬 수 있다. 증기 분사 시스템은 압축기에 공급된 냉매를 기화시키고 열교환기에 공급된 과냉각 냉매를 기화시키기 위하여 플래시 탱크를 포함한다. 상업용 빌딩 및 주택을 냉난방할 수 있는 히트 펌프 시스템에 증기 분사가 사용되어, 냉난방 용량과 효율 중 어느 하나 또는 양자를 향상시킬 수 있다. 상기 기재한 바와 같이 시스템의 용량 및 효율을 향상시키기 위하여, 플래시 탱크가, 냉동 장치나 디스플레이 케이스의 내부 공간을 냉각시키기 위한 냉각 시스템에 있어서 그리고 빌딩이나 실내의 온도를 조절하는 공기조화 시스템에 있어서, 물을 냉각할 수 있는 냉각장치에 사용될 수 있다. 히트 펌프 시스템이 냉각 사이클 및 가열 사이클을 포함하는 한편, 냉각장치 시스템, 냉동 및 공기조화 시스템은 단지 냉각 사이클만을 포함한다. 그러나, 가열 및 냉각 사이클을 제공하는 히트 펌프 냉각장치가 전세계적으로 통상적으로 사용된다. 각각의 시스템이 냉매를 사용하여 냉동 사이클을 통하여 소정의 냉각 또는 가열 효과를 발생시킨다.
공기조화의 경우에, 냉동 사이클은 냉각될 새로운 공간, 전형적으로 빌딩이나 실내의 온도를 낮추는데 사용된다. 이러한 경우에, 전형적으로 팬이나 블로어가 대기를 증발기와 보다 빨리 강제로 접촉하도록 사용되어 열전달을 향상시키고 주위를 냉각한다.
냉각장치의 경우에, 냉동 사이클은 물의 흐름을 차게하거나 냉각시킨다. 히트 펌프 냉각장치는 HEAT 모드에서 작동중일때 물의 흐름을 가열하는 냉동 사이클을 사용한다. 팬이나 송풍기를 사용하기 보다, 순환수 또는 순환 소금물(brine)이 증발용 열원을 제공하는 경우 냉매는 열교환기의 한쪽에 남아 있게 된다. 히트 펌프 냉각장치는 HEAT모드 동안에 증발용 열원으로 종종 대기를 사용하나, 그러나 대지로부터 열을 흡수하는 열교환기나 지표수와 같은 다른 열원도 또한 사용할 수 있다. 따라서, COOL모드에서는 열이 물로부터 냉매로 전달되고 그리고 HEAT모드에서는 열이 냉매로부터 물로 전달되는 것처럼, 열교환기는 상기 열교환기를 통과하는 물을 가열하거나 또는 냉각한다.
냉동기나 냉동식 디스플레이 케이스와 같은 냉동 시스템에 있어서, 열교환기는 장치의 내부 공간을 냉각시키고 응축기는 흡수된 열을 배출한다. 팬이나 송풍기는 장치의 내부 공간에 있는 공기가 증발기와 보다 빨리 강제로 접촉하도록 종종 사용되어 열전달을 향상시키고 내부 공간을 냉각시킨다.
히트 펌프 시스템에 있어서, 냉동 사이클이 가열 및 냉각에 사용된다. 히트 펌프 시스템은 내부 유니트 및 외부 유니트를 포함하고 있으며, 상기 내부 유니트는 상업용 빌딩이나 주택의 내부 공간이나 실내를 가열 및 냉각하도록 작동된다. 또한 히트 펌프는 "외부(outdoor)" 부분과 "내부(indoor)" 부분을 하나의 프레임에 결합한 단일블럭 구성(monobloc construction)으로 만들어질 수 있다.
상기 설명한 바와 같이, 냉동 사이클은 공기조화기, 냉각장치, 히트 펌프 냉각장치, 냉동 및 히트 펌프 시스템에 적용가능하다. 각각의 시스템이 독특한 특징을 갖는 한편, 증기 분사가 시스템의 용량 및 효율을 향상시키는데 사용될 수 있다. 즉, 각각의 시스템에 있어서, 열교환기로부터의 액상의 냉매의 흐름을 수용하고 액상의 냉매의 일부분을 증기로 변환하는 플래시 탱크는, 압축기의 중간 정도의 압력 입구에 제공되고, 이에 따라 기화된 냉매는 증발기를 떠나는 기화된 냉매보다 고압측이나, 압축기를 빠져나와 흐르는 냉매보다 저압이다. 따라서, 압축기는 플래시 탱크로부터의 가압된 냉매를 압축기의 한 부분만을 통과시키면서 정상 출력 압력까지 압축한다. 더욱이, 플래시 탱크에 있는 과냉각 냉매는 열교환기의 효율 및 용량을 증가시키는데 사용된다. 플래시 탱크로부터 배출된 액상의 냉매가 과냉각되기 때문에, 상기 냉매가 열교환기로 공급될 때, 주위로부터 보다 많은 열이 흡수되어 전체로서의 가열 또는 냉각 사이클의 성능을 향상시킨다. 보다 상세한 실시예가 도면을 참조하여 다음에 제공될 것이나, 이하 특정 실시예가 도면을 참조하여 설명될 것이며, 당업자라면 자명한 바와 같이 공기조화 시스템에 있어서의 실시예에 관한 교시는 다른 타입의 시스템에 동일하게 적용할 수 있음을 알 것이다.
다음 설명에서는, 본 발명에 따른 증기 분사 장치를 구비한 히트 펌프 시스템이 본 발명에 따라 증기 분사 장치를 구비한 냉각 시스템에 의하여 다음에 보다 상세하게 기술될 것이다. 냉각 시스템에 대한 설명은 보다 구체적으로 공기조화 시스템, 냉각장치 그리고 냉동 시스템에 대한 것이다.
도 1 내지 도 7을 살펴보면, 상기 도면에 히트 펌프 시스템(22)이 도시되어 있고, 이 히트 펌프 시스템은 외부 유니트(24), 내부 유니트(26), 스크롤 압축기(28), 어큐뮬레이터 탱크(30) 및 증기 분사 시스템(32)을 포함한다. 내부 유니트(24)와 외부 유니트(26)가 스크롤 압축기(28), 어큐뮬레이터 탱크(30), 그리고 증기 분사 시스템(32)과 유체연통하도록 연결되어 냉매가 이들 사이에서 순환한다. 냉매는 스크롤 압축기(28)로부터 압력하에서 시스템(22)내를 순환하고 내부 유니트(24)와 외부 유니트(26) 사이를 순환하여 열을 흡수하거나 배출한다. 이와 같이, 히트 펌프 시스템(22)이 COOL 또는 HEAT으로 설정됨에 따라, 하기에 상세하게 설명되는 바와 같이, 내부 유니트(24)나 외부 유니트(26)가 열을 흡수하거나 배출한다.
외부 유니트(24)는 모터(37)에 의하여 구동되는 외부 팬(36)과, 외부 코일 즉 열교환기(34)를 포함하고 있다. 외부 유니트(24)가 외부 코일(34)과 외부 팬(36)을 둘러싸아 보호하는 보호 하우징을 포함하여 팬(36)이 외부 코일(34)을 가로질러 주위 외부 공기를 빨아당겨 열전달을 향상시킨다. 게다가 외부 유니트(24)는 통상적으로 스크롤 압축기(28) 및 어큐뮬레이터 탱크(30)를 수용한다. 외부 유니트(24)가 코일(34)을 가로질러 주위 공기를 빨아당기는 팬(36)을 포함하므로, 지면 아래에 코일(34)을 묻는 방법 또는 코일(34) 주위에 물의 흐름을 통과시키는 방법과 같은, 코일(34)로부터 열전달하는 임의의 방법이 본 발명의 범주내에서 고려됨을 알 수 있다.
내부 유니트(26)는 내부 코일 즉 열교환기(38)와, 모터(41)에 의하여 구동되는 내부 팬(40)을 포함하고 있고, 이 모터는 일단 속도 모터, 2단 변속 모터, 또는 가변속의 모터일 수 있다. 내부 팬(40) 및 내부 코일(38)은, 팬(40)이 주위 내부 공기를 가변속 모터의 속도에 의하여 결정된 유속으로 내부 코일(38)을 가로질러 유동시키도록, 캐비넷으로 둘러 싸인다. 이와 같이, 외부 코일(38)을 가로지르는 공기의 흐름에 의해 내부 코일(38)과 주위 내부 환경 사이의 열전달이 발생한다. 이와 관련해서, 내부 팬(40)과 연결되는 내부 코일(38)은 내부 주위의 온도를 선택적으로 높이거나 낮추도록 작동될 수 있다. 다시 말하면, 팬(40)에 대해서 기재되어 있으나, 냉각장치의 용도로서, 열이 물의 흐름으로부터 직접적으로 냉매로 전달되고 이와 같이 열이 전달되면 팬(40)이 불필요하게 된다.
히트 펌프 시스템(22)은 4방향 역전 밸브(42)에 의하여 내부 코일(38)과 외부 코일(34)의 기능을 간단히 바꿈으로써 가열 및 냉각에 사용될 수 있다. 특히, 4방향 밸브(42)가 COOL 위치로 설정될 때, 내부 코일(38)은 증발기 코일처럼 기능하고 그리고 외부 코일(34)은 응축기 코일처럼 기능한다. 이와 반대로, 4방향 밸브(42)가 HEAT 위치(선택적인 위치)로 스위치될 때, 코일(34, 38)의 기능은 역전되는데, 이것은 내부 코일(38)이 응축기처럼 기능하고 외부 코일(34)이 증발기처럼 기능하는 것을 나타낸다. 내부 코일(38)이 증발기처럼 기능할 때, 주위 내부 공기로부터의 열은 내부 코일(38)을 통해 이동하는 액상의 냉매에 의하여 흡수된다. 내부 코일(38)과 액상의 냉매 사이의 이러한 열전달은 주위 내부 공기를 냉각시킨다. 이와 반대로, 내부 코일(38)이 응축기처럼 기능할 때, 기화된 냉매로부터의 열은 내부 코일(38)에 의하여 배출되고, 이에 따라 주위 내부 공기를 가열한다.
스크롤 압축기(28)는 외부 유니트(24)내에 수용되고 히트 펌프 시스템(32)을 가압하도록 작동가능하여 냉매가 시스템(22)을 통하여 순환된다. 스크롤 압축기(28)는 흡입측 흡입 포트(44), 배출 포트(46) 및 증기 분사 포트(48)를 포함하고 있다. 배출 포트(46)는 도관(50)을 통하여 4방향 밸브(42)와 유체연통하도록 연결되어, 가압된 냉매의 흐름이 4방향 밸브(42)를 통하여 외부 유니트(24) 및 내부 유니트(26)로 분산된다. 흡입 포트(44)는 도관(52)을 통하여 어큐뮬레이터 탱크(30)와 유체연통하도록 연결되어, 스크롤 압축기(28)는 냉매의 흐름을 어큐뮬레이터 탱크(30)로부터 끌어당겨 압축시킨다.
스크롤 압축기(28)는 흡입 포트(44)를 통해 어큐뮬레이터 탱크(30)로부터 냉매를 수용하며, 이 어큐뮬레이터 탱크는 도관(54)을 통하여 4방향 밸브(42)와 유체연통하도록 연결되고 그리고 스크롤 압축기(28)에 의하여 압축되도록 외부 유니트(24) 및 내부 유니트(26)로부터의 냉매의 유동을 수용하도록 작동한다. 어큐뮬레이터 탱크(30)는 외부 유니트(24) 및 내부 유니트(26)로부터 수용된 저압의 냉매를 저장하도록 그리고 압축전 액체상태로 복귀할 가능성 있는 냉매로부터 압축기(28)를 보호하도록 작용한다.
증기 분사 포트(48)는 솔레노이드 밸브(도시 생략)를 포함한 도관(54)을 통하여 증기 분사 시스템(32)과 유체연통하도록 연결되고, 증기 분사 시스템(32)으로부터 가압된 냉매의 유동을 수용한다. 특히, 증기 분사 시스템(32)은 어큐뮬레이터 탱크(30)에 의해 공급된 레벨보다 고압력 레벨이나, 스크롤 압축기(28)에 의하여 생성된 저압력 레벨로 가압된 증기의 흐름을 만들어 낸다. 가압된 증기가 높아진 압력 레벨에 도달한 후에, 증기 분사 시스템(32)은 가압된 냉매를 증기 분사 포트(48)를 통하여 스크롤 압축기(28)로 전달한다. 가압된 증기 냉매를 스크롤 압축기(28)로 전달함으로써, 시스템(22)의 가열 및 냉각 효율과 용량이 향상된다. 이와 같이, 외부 온도와 소정의 내부 온도 사이의 차이가 상대적으로 클 때(즉 추운 날씨 또는 더운 날씨 동안에) 이러한 효율의 증가는 보다 더 뚜렷하다.
도 1 및 도 9 내지 도 11을 살펴보면, 상기 도면에는 플래시 탱크(56) 및 솔레노이드 밸브(58)를 포함한 증기 분사 시스템(32)이 도시되어 있다. 이 플래시 탱크(56)는 입구 포트(60), 증기 출구(62), 및 과냉각 액체 출구(64)를 포함하고, 이들 각각은 내부 볼륨(66)과 유체연통하도록 연결된다. 입구 포트(60)는 도 1에 가장 잘 도시된 바와 같이 도관(68, 70)을 통하여 외부 유니트(24) 및 내부 유니트(26)와 유체연통하도록 연결된다. 증기 출구(포트)(62)는 도관(54)을 통하여 스크롤 압축기(28)의 증기 분사 포트(48)와 유체연통하도록 연결되는 한편, 과냉각 액체 출구 포트(64)는 도관(72, 70)을 통하여 외부 유니트(24) 및 내부 유니트(26)와 유체연통하도록 연결된다.
히트 펌프 시스템(22)이 COOL모드로 설정될 때, 스크롤 압축기(28)는 흡입력을 어큐뮬레이터 탱크(30)에 부여하여 기화된 냉매의 흐름을 스크롤 압축기(28)로 끌어당긴다. 일단 증기가 충분하게 가압되면, 고압의 냉매가 배출 포트(46) 및 도관(50)을 통하여 스크롤 압축기(28)로부터 배출된다. 4방향 밸브(42)가 도관(74)을 통하여 가압된 냉매를 외부 유니트(24)로 향하게 한다. 냉매가 외부 코일(34)에 도달할 때, 상기 냉매는 스크롤 압축기(28)에 의해 부여된 압력, 코일(34) 및 외부 공기 사이의 상호작용에 따라 저장된 열을 배출한다. 이와 같이, 냉매가 충분한 양의 열을 배출한 후에, 상기 냉매는 가스상 또는 기체 상으로부터 액상으로 그 상이 변경된다.
냉매가 기체상으로부터 액상으로 그 상이 변경된 이후에, 상기 냉매는 도관(70)을 통하여 외부 코일(34)로부터 내부 코일(38)로 이동한다. 외부 유니트(24)와 내부 유니트(26) 사이에 배치된 팽창 장치(76)는 액상의 냉매의 압력을 낮추는데 사용된다. 팽창 장치(76)는 캐필러리 튜브(76)의 내벽과 이동하는 액상의 냉매 사이의 상호작용에 따라 액상의 냉매를 팽창시키도록 작용하는 캐필러리 튜브일 수 있다. 이러한 방식으로, 액상의 냉매는 내부 유니트(26)에 도달하기 전에 팽창되고 그리고 기상으로 다시 상 전환되기 시작한다. 시스템(22)이 COOL모드로 설정될 때, 솔레노이드 밸브(58)가 전형적으로 폐쇄되어 플래시 탱크(56)로 들어가는 유동이 제한되는 것을 알 수 있다.
액상의 냉매가 내부 유니트(26)에 도달할 때, 액상으로부터 기상으로 상 변화가 완료되도록 액상의 냉매는 내부 코일(38)에 들어간다. 이 액상의 냉매는 (상기 기술한 바와 같이, 캐필러리 튜브(76)의 상호작용에 따라) 저압으로 내부 코일(38)에 들어가고 주위로부터 열을 흡수하도록 작동한다. 팬(40)에 의해 공기가 코일(38)에 통과함에 따라, 냉매는 열을 흡수하고 상 변화를 완료하여, 내부 코일(38)을 통과하는 공기를 냉각시키고 이 결과 주위를 냉각시킨다. 일단 냉매가 내부 코일(38)의 끝부에 도달하면, 상기 냉매는 저압의 기체 상태에 있게 된다. 이 점으로부터, 스크롤 압축기(28)로부터의 흡입에 의해 냉매가 도관(78) 및 4방향 밸브(42)를 통하여 어큐뮬레이터 탱크(30)로 복귀된다.
히트 펌프 시스템(22)이 HEAT모드로 설정될 때, 스크롤 압축기(28)는 흡입력을 어큐뮬레이터 탱크(30)에 부여하여 기화된 냉매의 흐름을 스크롤 압축기(28)로 끌어당긴다. 일단 증기가 충분히 가압되면, 고압의 냉매가 배출 포트(46) 및 도관(50)을 통하여 스크롤 압축기(28)로부터 배출된다. 이 4방향 밸브(42)가 가압된 냉매를 도관(78)을 통하여 내부 유니트(26)로 향하게 한다. 냉매가 내부 코일(38)에 도달할 때, 냉매는 스크롤 압축기(28)에 의해 부여된 압력, 코일(38) 및 내부 공기 사이의 상호작용에 따라 저장된 열을 배출시키고 이로써 주위 구역을 가열한다. 이와 같이, 일단 냉매가 충분한 양의 열을 배출하면, 이 냉매는 가스상이나 기체상으로부터 액상으로 그 상이 변경된다.
일단 냉매가 가스상에서 액상으로 상이 변경되면, 이 냉매는 도관(70, 68)을 통하여 내부 코일(38)로부터 외부 코일(34)로 이동할 것이다. 보다 상세하게는, 액상의 냉매가 체크 밸브(80)에 도달할 때까지 도관을 따라서 먼저 이동한다. 이 체크 밸브(80)는 내부 코일(26)로부터 외부 코일(24)로 도관(70)을 따르는 액상의 냉매의 또다른 운동을 제한한다. 이처럼 작동하는 경우, 체크 밸브(80)에 의해 액상의 냉매가 도관(68)으로 유동하고 솔레노이드 밸브(58)와 마주친다.
4방향 밸브(42)가 HEAT 위치로 설정될 때 솔레노이드 밸브(58)는 개방 위치로 작동되어 액상의 냉매의 유동이 증기 분사 시스템(32)을 통하여 외부 유니트(24)로 도달한다. 솔레노이드 밸브(58)가 개방위치에 있으므로, 액상의 냉매가 입구 포트(60)를 통하여 플래시 탱크(56)로 들어가게 된다. 액상의 냉매가 입구 포트(60)를 통하여 유동함으로서, 플래시 탱크(56)의 내부 볼륨(66)이 채워지기 시작한다. 액상의 냉매가 채워짐으로써 탱크의 볼륨이 채워지고 이에 따라 고정된 내부 볼륨(66)이 가압된다. 시스템이 HEAT모드나 COOL모드 중 어느 한 모드로 설정될 때 솔레노이드 밸브(58)가 선택적으로 개방되거나 폐쇄되도록 작동되어 냉매가 플래시 탱크(56)로 들어가는 것이 선택적으로 제한되거나 허용된다. 솔레노이드 밸브(58)의 개폐는 하기에 보다 자세히 설명되는 바와 같이, 시스템 조건 및 압축기 요구조건에 크게 좌우된다.
일단 액상의 냉매가 플래시 탱크(56)로 도달하면, 액상의 냉매는 열을 배출하여 약간의 액상의 냉매가 기화되고 약간의 액상의 냉매가 과냉각 액체 상태로 진입한다. 이 점에서, 플래시 탱크(56)는 기화된 냉매와 과냉각 액상의 냉매 양자의 혼합물을 포함하고, 이에 따라 기화된 냉매는 코일(34, 38)을 떠나는 기화된 냉매보다 고압이나, 스크롤 압축기(28)의 배출 포트(46)를 떠나는 기화된 냉매보다 저압이다.
기화된 냉매가 증기 분사 출구(포트)(62)를 통하여 플래시 탱크(56)를 빠져나와 스크롤 압축기(28)의 증기 분사 포트(48)로 공급된다. 이 가압된 증기 냉매에 의해 스크롤 압축기(28)는 소정의 출구 압력을 갖는 출구 냉매 흐름을 전달하여, 상기 기재한 바와 같이 시스템(22)의 총효율을 향상시킨다.
과냉각 액상의 냉매가 포트(64)를 통하여 플래시 탱크(56)를 빠져나오고 그리고 도관(72, 70)을 통하여 외부 유니트(24)에 도달한다. 이 과냉각 액상의 냉매는 포트(64)를 떠나고 그리고 캐필러리 튜브와 같은 팽창 장치(82)와 마주치고, 이 캐필러리 튜브는 외부로부터 열을 빼내는 액상의 냉매의 능력을 향상시키도록 하여 액상의 냉매가 외부 코일(34)에 도달하기 전에 팽창되도록 사용된다. 일단 액상의 냉매가 외부 코일(34)을 통하여 외부로부터 열을 흡수하면, 상기 액상의 냉매는 다시 한번 가스 상태로 복귀하고 그리고 도관(74) 및 4방향 밸브(42)를 통하여 어큐뮬레이터 탱크(30)로 복귀하여 사이클을 다시 시작한다. 시스템(22)은 체크 밸브(84)를 더 포함하고, 이 체크 밸브는 일반적으로 도관(70)과 과냉각 액체 포트(64) 사이의 도관(72)에 배치되고 그리고 액상의 냉매가 도관(70)을 통하여 외부 또는 내부 유니트(24, 26) 중 어느 한 유니트로부터 이동할 때 냉매가 배출 포트(64)를 통하여 플래시 탱크(56)로 들어가는 것을 방지한다.
특히 도 9 내지 도 11을 살펴보면, 팽창 장치(86, 또는 팽창 밸브)가 또한 플래시 탱크(56)에 있는 기화된 냉매량과, 이어서 스크롤 압축기(28)의 증기 분사 포트(48)에 도달하는 기화된 냉매량을 조절하도록 구비된다. 팽창 장치(86)는 부력 부재(88), 외부로 뻗어있는 아암(90), 니들(92) 그리고 니들 하우징(94)을 포함하고 있다. 이 부력 부재(88)는 도 11에 가장 잘 도시된 바와 같이 외부로 뻗어있는 아암(90)에 의하여 고정되도록 부착되고 지지된다. 부력 부재(88)는 플래시 탱크(56)의 내부 볼륨(66)내에 배치된 액상의 냉매에서 부유하도록 사용되어, 상기 플래시 탱크(56)에서의 상기 냉매의 액체 레벨을 지시한다.
외부로 뻗어있는 아암(90)은 제 1 단부에서 부력 부재(88)에 고정되게 부착되고 그리고 제 2 단부에서 니들 하우징(94)에 의하여 피벗가능하게 지지된다. 이러한 방식으로, 부력 부재(88)가 축선방향으로 이동하므로 플래시 탱크(56)에서의 액상의 냉매의 레벨이 변경되고, 외부로 뻗어있는 아암(90)의 제 2 단부는 니들 하우징(94)에 대하여 피벗된다. 이러한 외부로 뻗어있는 아암(90)의 피벗 운동에 의해 아래 기재된 바와 같이, 니들(92)과 아암(90) 사이의 관계에 따라, 니들 하우징(94)에 대하여 니들(92)의 공통 이동이 일어난다.
아암(90)의 제 2 단부는 피벗(96)에 의하여 니들 하우징(92)으로써 피벗가능하게 지지되어, 이 피벗(96)은 아암(90)의 개구(91)를 통하여 회전가능하게 수용되며, 상기 아암의 제 2 단부는 개구(93)에서 하우징(94)에 고정되게 부착된다. 이러한 점에 있어서, 부력 부재(88)의 운동은 피벗(96)을 중심으로 하우징(94)과 관련된 아암(90)을 회전시킨다. 게다가, 핀(98)은 개구(95)를 통하여 니들(92)에 고정되게 부착되고 그리고 아암(90)의 슬롯(100)에 의하여 미끄럼가능하게 수용되어, 아암이 피벗(96)을 중심으로 회전함으로서, 핀(98)은 슬롯(100)내에서 병진운동한다. 니들(92)이 핀(98)에 고정되게 부착됨에 따라 이러한 슬롯(100)내에서의 핀(98)의 운동에 의해 니들 하우징(94)에 대하여 니들(92)이 공통 축선방향으로 이동한다.
이 니들(92)은 니들 하우징(94)에 형성된 보어(102)에 의하여 미끄럼가능하게 수용되어 슬롯(100)을 따르는 핀(98)의 운동에 의해 보어(102)내에서 니들(92)이 공통 운동한다. 이 니들(92)은 입구 포트(60)와 선택적으로 결합하도록 사용된 테이퍼면(104)을 포함하여 입구 포트(60)를 선택적으로 개방하거나 또는 폐쇄한다. 이 테이퍼면(104)은 완전하게 폐쇄된 위치에 있는 입구 포트(60)와 결합하고 입구(60)와 결합해제하여 액상의 냉매가 플래시 탱크(56)로 들어간다.
이 테이퍼면(104)에 의해 니들(92)은 내부 볼륨(66)내의 부력 부재(88)의 위치에 따라 복수의 개방위치를 제공할 수 있다. 예를 들면, (액상의 냉매가 플래시 탱크(56)내에서 소정량이 되도록) 부력 부재(88)의 위치가 소정의 위치에 있으면, 테이퍼면(104)은 입구와 결합하여 냉매가 플래시 탱크(56)로 들어가지 않게 한다. 플래시 탱크(56)의 내부 볼륨(66)내에 있는 액상의 냉매가 충분하지 않으면, 부력 부재(88)가 떨어져, 아암(90)이 피벗된다.
아암(90)의 피벗 운동에 의해 상기 설명한 바와 같이, 핀(98), 슬롯(100), 그리고 니들(92)의 상호작용에 따라 니들 하우징(94)에 대하여 니들(92)이 축선방향 운동한다. 이러한 보어(102)내의 니들(92)의 운동에 의해 테이퍼면(104)이 입구(60)와 분리되고 액상의 냉매가 플래시 탱크(56)로 들어간다. 이와 같이, 부력 부재(88)가 더 많이 떨어지면, 아암(90)은 니들(92)을 입구(60)로부터 더 멀리 이동시킨다. 니들(92)이 입구(60)로부터 더 멀리 이동함에 따라, 더 많은 액상의 냉매가 테이퍼면(104)에 따라 플래시 탱크(56)로 들어가고, 입구(60)로부터 멀리 이동하므로, 더 많은 액상의 냉매가 테이퍼면(104) 주위에서 그리고 입구(60)를 통과한다. 이와 같은 방식으로, 니들(92)은 부력 부재(88), 아암(90), 그리고 테이퍼면(104) 사이의 관계에 따라 플래시 탱크(56)내의 액상의 냉매량을 제어하도록 작동된다.
증기 분사 시스템(32)이 시스템(22)내의 냉매의 순환을 제어하도록 작동함에 따라, 내부 유니트(26)로부터 외부 유니트(24)로의 냉매의 이동은 스크롤 압축기(28)의 증기 분사 포트(48)로 들어가는 기화된 냉매량에 의하여 그리고 포트(64)를 통하여 증발기(34)로 유동하는 과냉각 액체량에 의하여 효과적으로 제어된다. 증기가 내부 볼륨(66)으로부터 충분히 빼내질 때 그리고 과냉각 액체가 포트(64)를 통하여 충분히 배출될 때 증기 분사 시스템(32)에 의해서 액상의 냉매만이 플래시 탱크(56)에 들어간다. 스크롤 압축기(28)가 플래시 탱크(56) 밖으로 기화된 냉매를 빼낼 때 그리고 과냉각 액상의 냉매가 포트(64)를 통하여 배출될 때, 액상의 냉매가 플래시 탱크(56)에 더욱 요구되어 포트(62)를 통하여 배출되는 증기를 도로 충전시킨다. 이와같은 방식으로, 증기 분사 시스템(32)은 4방향 밸브(42)가 HEAT 위치에 있을 때 냉매 유동을 제어하도록 작동된다.
도 2를 살펴보면, 상기 도 2에는 히트 펌프 시스템(22a)이 도시되어 있다. 상기 설명된 히트 펌프 시스템(22)과 관련된 구성요소의 기능 및 구성상 유사성을 살펴보면, 동일 부재번호가 하기에서 그리고 도면에서 사용되어 동일 구성요소를 지시는 한편 문자를 갖춘 부재번호의 연장선은 수정된 이들 구성요소를 지시하도록 사용되었다.
히트 펌프 시스템(22a)은 증기 분사 시스템(32a)을 포함하고 있고, 이 증기 분사 시스템은 솔레노이드 밸브(58) 대신에 전기식 팽창 밸브(107)를 갖추고 있다. 이 시스템(22a)은 COOL 모드 및 HEAT 모드 양 모드에 있어서 냉매의 유동에 대하여 상기 설명된 시스템과 유사하게 작동한다. 전기식 팽창 밸브(107)는, 이에 한정되는 것이 아닌, 스크롤 압축기(28)에 도달하는 액상의 냉매 즉, 코일(34, 38)에서(HEAT모드나 COOL모드 중 어느 한 모드에서 4방향 밸브(42)의 위치에 따라) 완전 응축하지 않거나 완전 증발하지 않는 냉매와 같은 감지된 시스템 파라미터에 따라 플래시 탱크(56)로의 냉매량을 선택적으로 변하게 하거나 변하지 않게 함으로써 플래시 탱크(56)로의 유체 냉매의 유동을 더욱 제어하는 능력을 시스템(22a)에 제공한다. 이러한 여러 상태는 상기 시스템(22a)이 최적의 효율로 작동하지 않는다는 것을 나타내고 있다. 이러한 방식으로, 전기식 팽창 밸브(107)는 시스템(22a)의 용량 및 효율을 최적화하기 위하여 그리고 냉매 유동의 밸런스에 조력하도록 플래시 탱크(56)로의 냉매 유동을 제어하도록 작동된다. 팽창 장치(86)(도 1)는 전기식 팽창 밸브(107)에 의해 꼭 필요하지는 않을 수 있다.
도 3을 살펴보면, 상기 도 3에는 히트 펌프 시스템(22b)이 도시되어 있다. 상기 설명된 히트 펌프 시스템과 관련된 구성요소의 기능과 구성상 유사성을 살펴보면, 동일 부재번호가 하기에서 그리고 도면에서 사용되어 동일 구성요소를 지시는 한편 문자를 갖춘 부재번호의 연장선은 수정된 이들 구성요소를 지시하도록 사용되었다.
히트 펌프 시스템(22b)은 플래시 탱크(56)로의 유동을 조절하기 위하여 솔레노이드 밸브(58), 전기식 팽창 밸브(107), 또는 팽창 장치(86)를 포함하지 않는다. 한쌍의 캐필러리 튜브(110, 120)가 상기 플래시 탱크(56)로의 유동을 제어하는 경우, 상기 플래시 탱크(56)로부터 열교환기(34, 38)로의 유동은 작동모드(즉, HEAT모드 또는 COOL모드)에 따라 한쌍의 캐필러리 튜브(82, 116)에 의하여 제어된다. 게다가, 체크 밸브(84, 108, 112, 118)는 하기에 보다 자세하게 설명되는 바와 같이, 시스템이 HEAT모드에서 COOL모드로 그리고 COOL모드에서 HEAT모드로 스위치될 때, 유동을 정확한 방향으로 가이드한다.
COOL모드에 있어서, 액상의 냉매는 상기 설명한 바와 같이 일반적으로 도관(70)을 따라서 외부 유니트(24)로부터 내부 유니트(26)쪽으로 유동한다. 이러한 작동에 있어서, 유동은 도관(111)을 통하여 플래시 탱크(56)의 입구(60)로 향하게되고, 이에 따라 도관(111)은 체크 밸브(108)와 캐필러리 튜브(110)를 포함한다. 체크 밸브(112)에 의하여, 유동이 플래시 탱크(56)쪽으로 더욱 향하게 되고 그리고 내부 유니트(26)에 도달하는 것이 방지된다는 것을 알 수 있다. 이와 같은 방식으로, 캐필러리 튜브(110) 및 체크 밸브(108, 112)는 액상의 냉매가 기화 및 약간의 냉각을 위하여 외부 유니트(24)로 그리고 플래시 탱크(56)로 향하도록 작동된다. 이러한 점에 있어서, 냉매 전체의 유동이 캐필러리 튜브(82, 116) 및 체크 밸브(84, 108, 112, 118)에 의하여 제어된다.
일단 냉매가 기화되어 스크롤 압축기(28)로 배출되면, 과냉각 액상의 냉매는 포트(64)를 통하여 배출되고 배출 도관(114)을 통하여 내부 유니트(26)로 보내진다. 배출 도관(114)은 도관(72)과 유체연통하도록 연결되고 캐필러리 튜브(116)와 체크 밸브(118)를 포함한다. 이 체크 밸브(118)는 유동이 전반적으로 내부 유니트(26) 쪽으로 향하도록 작동되는 경우 그리고 냉매가 도관(114, 72)을 따라서 플래시 탱크(56)쪽으로 이동하지 않도록 작동되는 경우, 캐필러리 튜브(116)는 내부 공간을 냉각하는데 사용하기 위한 부분적으로 팽창된 냉매 흐름을 내부 유니트(26)에 제공한다.
HEAT모드에 있어서, 액상의 냉매는 내부 유니트(26)로부터 수용되고 도관(111) 및 체크 밸브(112)를 통하여 플래시 탱크(56)로 보내진다. 게다가, 캐필러리 튜브(120)는 내부 유니트(26)와 플래시 탱크(56) 사이에 대체로 위치되어 액상의 냉매가 플래시 탱크(56)로 들어가기 전에 상기 액상의 냉매를 부분적으로 팽창시킨다. HEAT모드에 있어서, 체크 밸브(108)는 내부 유니트(26)로부터 외부 유니트(24)로의 냉매 유동을 제한하고 그리고 유동이 플래시 탱크(56)로 향하게 한다. 이러한 점에 있어서, 증기 분사 시스템(32b)은 시스템(22b)을 통하여 냉매 유동을 제어하도록 작동된다. 상기 설명된 바와 같이, 일단 냉매가 플래시 탱크(56)에 도달하고 그리고 충분히 기화되면, 증기는 스크롤 압축기(28)로 보내지고 그리고 과냉각 액상의 냉매는 도관(72, 70)을 통하여 외부 유니트(24)로 보내진다.
도 4는 "HEAT ONLY", 즉 4방향 밸브(42)가 HEAT모드로 설정될 때 냉매가 플래시 탱크(56)에 도달하는 상태를 도시하고 있다. 이러한 상태에 있어서, 액상의 냉매는 도관(70) 및 솔레노이드 밸브(58)를 거쳐 입구(60)를 통해 플래시 탱크(56)에 수용된다. 특히, 4방향 밸브(42)가 HEAT모드로 설정되어 플래시 탱크(56)로의 유체 유동을 허용할 때 솔레노이드 밸브(58)는 개방위치로 설정된다. 이와 같은 방식으로, 4방향 밸브(42)의 설정(즉, HEAT모드 대 COOL모드)에 따라 솔레노이드 밸브(58)는 플래시 탱크(56)로의 냉매의 유동을 선택적으로 허용하거나 제한한다. 솔레노이드 밸브(58)가 공개된 한편, 전기식 팽창 밸브(107)와 같은 임의의 여러 적합한 밸브가 고려되고 그리고 본 발명의 범주내에서 고려될 수 있음을 알 수 있다.
4방향 밸브(42)가 COOL모드로 설정될 때, 냉매는 내부 코일(36)에 도달하기 전에 도관(70, 114)을 따라서 외부 코일(34)로부터 이동한다. 도관(114)은 4방향 밸브(42)가 HEAT모드로 설정될 때 도관(114)을 따라서 유동하지 않도록 체크 밸브(118)를 포함하고 도관(70)과 유체연통하도록 연결된다. COOL모드 동안에, 솔레노이드 밸브(58)는 폐쇄 위치에 있어서 냉매가 증기 분사 시스템(32b)에 들어가는 것을 방지한다.
게다가, 팽창 장치(115)(캐필러리 튜브와 같은) 및 체크 밸브(119)를 갖추고 있는 바이패스(113)는 또한 내부 코일(38) 근방에 제공된다. 팽창 장치(115) 및 체크 밸브(119)가 내부 코일(38) 근방에 있는 것으로 기재된 한편, 선택적으로 상기 팽창장치와 체크 밸브는 외부 유니트(24)에 위치될 수 있음을 알 수 있다. 팽창 장치(115)는 COOL모드에서 작동하여 냉매가 코일(38)에 도달하기 전에 상기 냉매를 팽창시키고 HEAT모드 동안에 체크 밸브(119)에 의하여 바이패스된다.
도 5를 살펴보면, 상기 도 5에 히트 펌프 시스템(22b)이 도시되어 있다. 상기 설명된 히트 펌프 시스템과 관련된 구성요소의 기능과 구성상 유사성을 살펴보면, 동일 부재번호가 하기에서 그리고 도면에서 사용되어 동일 구성요소를 지시는 한편 문자를 갖춘 부재번호의 연장선은 수정된 이들 구성요소를 지시하도록 사용되었다.
히트 펌프 시스템(22b)은 증기 분사 시스템(32b)으로의 냉매 유동을 선택적으로 허용하거나 또는 제한하도록 작동가능한 제어 시스템을 포함한다. 이 제어 시스템은 하기에 보다 자세하게 기재된 바와 같이, 도관(70, 111)을 통하여 유동을 선택적으로 허용하거나 제한함으로써 냉매 유동을 제어하도록 작동하는 한쌍의 솔레노이드 밸브(122, 124)를 포함한다.
COOL모드에 있어서, 액상의 냉매는 도관(70)을 통하여 외부 유니트(24)로부터 수용된다. 액상의 냉매는 도관(111)을 통하여 플래시 탱크(56)로 그리고 도관(70)을 통하여 내부 유니트(26)로 향하게 된다. 솔레노이드 밸브(122)는 외부 유니트(24)와 내부 유니트(26) 사이에 배치되고 이들 유니트 사이의 냉매 유동을 제한하거나 허용하도록 작동된다. 솔레노이드 밸브(124)는 외부 유니트(24)와 플래시 탱크(56) 사이에 배치되고 그리고 냉매 유동을 선택적으로 제한하거나 허용하도록 사용된다. 작동중, 솔레노이드 밸브(122)가 유동을 제한할 때, 외부 유니트(24)로부터의 냉매는 도관(111)을 통하여 플래시 탱크(56)로 향하게 하고 이 탱크에서 상기 냉매가 증기로서 다시 스크롤 압축기(28)로 그리고 과냉각 냉매로서 내부 유니트(26)로 기화되고 순환된다. 솔레노이드 밸브(122)가 개방될 때, 외부 유니트(24)로부터의 냉매는 내부 유니트(26)쪽으로 향하여, 증기 분사 시스템(32b)을 바이패스한다.
제어 시스템은 시스템 상태에 따라 밸브(122, 124)를 선택적으로 개방하거나 또는 폐쇄하도록 작동한다. 특히, 더욱 기화된 냉매가 스크롤 압축기(28)에서 요구되어지면, 솔레노이드 밸브(122)가 폐쇄되어, 더 많은 액상의 냉매가 플래시 탱크(56)로 향하게 한다. 다른 한편으로, 시스템 제어가 요구되면, 솔레노이드 밸브(107)는 플래시 탱크(56)로의 유동을 제한하도록 폐쇄되어, 액상의 냉매가 도관(70)을 통하여 외부 유니트(24)로부터 내부 유니트(26)로 향하게 된다. 이와 같은 방식으로, 솔레노이드 밸브(107, 122, 124)는 냉매가 시스템 조건 및 파라미터에 따라 증기 분사 시스템(32b)을 선택적으로 바이패스하도록 상호작동한다. 이와 같이, 솔레노이드 밸브(107)가 플래시 탱크(56)로의 유동을 제한할 때, 제어 시스템은 솔레노이드 밸브(122)를 개방하도록 작동하고 내부 유니트(26)로의 유동을 허용한다. 즉, 제어 시스템은 솔레노이드 밸브(107, 122, 124)를 선택적으로 개방하거나 또는 폐쇄함으로써 스크롤 압축기(28)로의 기화된 냉매, 내부 유니트(26)로의 과냉각 액상의 냉매, 그리고 내부 유니트(26)로의 액상의 냉매의 유동을 밸런스시킨다.
HEAT모드에 있어서, 액상의 냉매는 내부 유니트(26)로부터 수용되고 그리고 도관(111) 및 체크 밸브(112)를 통하여 플래시 탱크(56)로 유동한다. 그러나, 플래시 탱크가 최적의 용량 및 최대 효율을 필요로 않을 때, 제어 시스템은 솔레노이드 밸브(107)를 폐쇄함으로써 탱크(56)로의 또다른 유동을 제한하도록 작동된다. 이러한 경우에 있어서, 냉매는 도관(126)을 통하여 외부 유니트(24)쪽으로 향하게 된다. 도관(126)은 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 캐필러리 튜브(128)를 포함하고 있고 그리고 도관(111 및 70)과 유체연통하도록 연결되어 냉매가 부분적으로 기화된 상태에서 내부 유니트(26)로부터 외부 유니트(24)로 직접적으로 보내질 수 있다.
플래시 탱크(56)가 냉매를 더욱 필요로 할 때, 제어 시스템은 도관(126)에 배치된 솔레노이드 밸브(124)를 폐쇄하도록 작동되어 유동이 플래시 탱크(56)로 향하게 된다. 즉, 제어 시스템은 솔레노이드 밸브(124)를 선택적으로 폐쇄함으로써 외부 유니트(24)로의 유동을 제한하여 유동이 도관(111)을 통하여 내부 유니트(26)로부터 플래시 탱크(56)로 향하게 된다. 이러한 구성 중 어느 한 구성에 있어서, 솔레노이드 밸브(122)가 폐쇄되어 유동이 도관(111)이나 도관(126) 중 어느 한 도관으로 향하게 되고 이에 따라 제 1 방향 및 제 2 방향(즉, 제 1 방향이 외부 유니트(24)로부터 내부 유니트(26)로 냉매가 유동하는 방향 또는 내부 유니트(26)로부터 외부 유니트(24)로 냉매가 유동하는 방향이라면, 제 2 방향은 제 1 방향과 반대 방향임)으로 유동을 선택적으로 허용하거나 차단한다. 솔레노이드 밸브(122)가 개시되어 있는 한편, 본 발명의 범주 내에서 전기식 팽창 밸브(EXV)가 솔레노이드 밸브(122) 대신에 사용될 수 있거나, 캐필러리 튜브(128) 및 솔레노이드 밸브(124)를 대체할 수 있음을 알 수 있다.
상기 HEAT모드 및 COOL모드 중 어느 한 모드에 있어서, 증기 분사 시스템(32b)이 HEATING모드나 COOLING모드 중 어느 한 모드에서만 사용되도록 상기 증기 분사 시스템(32b)이 선택적으로 바이패스되는 것을 알 수 있다. 보다 상세하게는, 4방향 밸브(42)가 HEAT모드로 설정될 때 솔레노이드 밸브(107)를 폐쇄함으로써, 코일(34)과 코일(38) 사이의 냉동 사이클은 증기 분사 시스템(32b)을 완전히 바이패스할 것이다. 이와 유사하게, 4방향 밸브(42)가 COOL모드로 설정될 때 솔레노이드 밸브(107)를 폐쇄함으로써, 코일(34)과 코일(38) 사이의 냉동 사이클은 증기 분사 시스템(32b)을 바이패스할 것이다. 이와 같은 방식으로, 증기 분사 시스템(32b)은 특별한 경우 및 시스템 요구사항에 따라 COOLING 모드 또는 HEATING모드 중의 어느 한 모드에서 선택적으로 사용될 수 있다.
도 6을 살펴보면, 상기 도 6에 히트 펌프 시스템(22c)이 도시되어 있다. 상기 설명된 히트 펌프 시스템과 관련된 구성요소의 기능과 구성상 유사성을 살펴보면, 동일 부재번호가 하기에서 그리고 도면에서 사용되어 동일 구성요소를 지시는 한편 문자를 갖춘 부재번호의 연장선은 수정된 이들 구성요소를 지시하도록 사용되었다.
히트 펌프 시스템(22c)은 증기 분사 시스템(32c)으로부터 압축기(28)로의 유동을 제어하기 위하여 추가 밸브를 추가함으로써 HEAT모드 및 COOL모드 양 모드에서 증기 분사를 할 수 있다. 특히, 솔레노이드 밸브(58)가 증기 라인(54)에 추가되어 플래시 탱크(56)로부터의 증기가 밸브(58)의 선택적인 개폐를 통하여 압축기(28)에 도달하는 것이 선택적으로 제한된다. 밸브(58)는 COOL모드 및 HEAT모드 중 각각의 모드 동안에 압축기(28)로의 증기를 제어하고, 이에 따라 플래시 탱크(56)로부터의 유동을 조절한다.
도 7을 살펴보면, 상기 도 7에 히트 펌프 시스템(22d)이 도시되어 있다. 상기 설명된 히트 펌프 시스템과 관련된 구성요소의 기능과 구성상 유사성을 살펴보면, 동일 부재번호가 하기에서 그리고 도면에서 사용되어 동일 구성요소를 지시는 한편 문자를 갖춘 부재번호의 연장선은 수정된 이들 구성요소를 지시하도록 사용되었다.
히트 펌프 시스템(22d)은 플레이트 열교환기(132)와 일련의 제어 밸브(134, 136, 138)를 갖추고 있는 증기 분사 시스템(32d)을 포함하고 있다.
플레이트 열교환기(132)는 압축기(28) 및 히트 펌프 시스템(22d)의 총효율을 향상시키기 위하여 액상의 냉매를 기화하고 이 기화된 냉매를 분배하도록 작동된다. 하기에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 제어 밸브(134, 136, 138)는 플레이트 열교환기(132)로의 액상의 냉매를 제어하도록 사용되어, 시스템(22d)을 통과하는 냉매 유동을 제어한다.
제 1 제어 밸브(134)는 하기에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 외부 코일(34)의 출구 부근에 배치되고 그리고 코일(34)로의 유동을 선택적으로 제한한다. 게다가, 바이패스(140) 및 체크 밸브(142)가 제공되어 제어 밸브(134)의 위치(즉, 개방 또는 폐쇄)에 상관없이 외부 유니트(24)로부터의 유동을 허용한다. COOL모드에 있어서, 바이패스(140) 및 체크 밸브(142)를 통하여 증기 분사 시스템(32d)으로 액체가 유동하도록 제 1 제어 밸브(134)가 폐쇄 위치에 있게 된다. 이때 냉매는 플레이트 열교환기(132)의 입구(144)에서 증기 분사 시스템(32d)에 의하여 수용되고 출구(146)에서 배출된다. 일단 냉매가 배출되면, 냉매는 내부 유니트(26)에 도달하기 전에 제 2 제어 밸브(136)를 통과한다. 팽창 장치(134, 136)가 외부 및 내부 열교환기(34, 38)에 인접하여 도시되어 있는 한편, 팽창 장치(134, 136)가 플레이트 열교환기(132)와 각각의 열교환기(26, 24) 사이의 임의의 위치에 위치된다. 체크 밸브가 설치된 팽창 장치는 체크 밸브(142, 150)의 필요성을 경감시키고 그리고 본 발명의 구성에 따라 사용될 수 있다.
HEAT모드에 있어서, 제어 밸브(136)는 냉매가 내부 유니트(26)로부터 증기 분사 시스템(32d)으로 유동하는 것을 제한하도록 폐쇄된다. 제어 밸브(136)가 폐쇄될 때 바이패스(148) 및 체크 밸브(150)는 냉매가 플레이트 열교환기(132)에 도달하게 한다. 냉매가 바이패스(148) 및 체크 밸브(150)를 통과한 이후에, 냉매는 플레이트 열교환기(132)에 도달하기 전에 제어 밸브(138)와 만난다. 제어 밸브(138)는 전기식 팽창 밸브이고 그리고 플레이트 열교환기(132)에 도달하는 액상의 냉매의 양을, 그리고 이에 따른 스크롤 압축기(28)에 도달하는 기화된 냉매량을 선택적으로 계량하도록 작동한다. 만약 스크롤 압축기(28)가 기화된 냉매의 상당량을 필요로 하면, 밸브(138)는 완전히 개방되어, 플레이트 열교환기(132)를 통과하는 액상의 냉매량을 최대화한다. 플레이트(132)에 의하여 액상의 냉매가 더 많이 가열될수록, 더 많은 증기가 생성될 것이다. 이러한 점에 있어서, 제어 밸브(138)는 플레이트 열교환기(132)에 들어가는 액체량을 계량할 뿐만 아니라 스크롤 압축기(28)에 도달하는 증기량을 계량하도록 사용될 수 있다.
제어 밸브(134, 136)가 시스템(22d)내의 냉매 유동을 조절하도록 제어 밸브(138)와 상호작동하는 것을 알 수 있다. 이러한 점에 있어서, 밸브(134, 136, 138)는 시스템(22d)을 적합하게 밸런스맞추고 용량 및 효율을 최적화하기 위하여 냉매를 증기 분사 시스템(32d), 스크롤 압축기(28), 그리고 열교환기(34, 38)에 분배하도록 선택적으로 개방되거나 폐쇄된다. 게다가, 밸브(134, 136)는 본 발명의 범주내에서 고려될 수 있는 바와 같이 고정된 각각의 팽창 장치에 의하여 선택적으로 대체될 수 있다.
밸브(138)는 상기 설명한 바와 같이 냉매가 플레이트 열교환기(132)에 도달하는 것을 선택적으로 방지하도록 작동된다. 밸브(138)가 폐쇄될 때, 냉매는 도 7에 화살표 방향으로 지시된 바와 같이 플레이트 열교환기(132)의 입구(144)와 출구(146) 사이를 이동함으로써 증기 분사 시스템(32d)을 바이패스한다. 이와 같은 방식으로, 시스템(22d)은 증기 분사 시스템(32d)이 HEAT모드 또는 COOL모드 중 어느 한 모드에서만 사용되도록 설정될 수 있다. 증기 분사 시스템(32d)이 HEAT모드에서만 사용된다면, 밸브(138)는 COOL모드 동안에 폐쇄되어 냉매가 플레이트 열교환기(132)에 들어가는 것을 방지한다. 이와 유사하게, 증기 분사 시스템(32d)이 COOL모드 동안에만 사용된다면, 밸브(138)는 HEAT모드 동안에 폐쇄되어 냉매가 플레이트 열교환기(132)에 들어가는 것을 방지한다. 이와 같은 방식으로, 증기 분사 시스템(32d)은 특별한 경우 및 시스템 요구사항에 따라 COOLING 모드 또는 HEATING 모드중 어느 한 모드동안에 선택적으로 사용될 수 있다.
도 8을 살펴보면, 상기 도 8에 냉각 시스템(28e)이 도시되어 있다. 상기 설명된 히트 펌프 시스템과 관련된 구성요소의 기능과 구성상 유사성을 살펴보면, 동일 부재번호가 하기에서 그리고 도면에서 사용되어 동일 구성요소를 지시는 한편 문자를 갖춘 부재번호의 연장선은 수정된 이들 구성요소를 지시하도록 사용되었다.
냉각 시스템(22e)은 대체로 내부 공간을 냉동하기 위하여 또는 냉각하기 위하여 사용된다. 냉각 시스템(22e)은 냉각장치, 냉동 또는 공기조화 시스템에 통합되어 내부 공간을 냉각시킨다. 도 8에 도시된 바와 같이, 냉각 시스템(22e)이 냉동기(160)에 통합되어, 내부 유니트(26)가 상기 냉동기에 배치되고 외부 유니트(24)가 냉동기(160) 외부에 배치되고 그리고 응축 유니트(162)로서 좀더 상세하게 언급된다. 외부 및 내부 유니트(24, 26)가 동일 프레임으로 구성되고 작업 원리가 유사한 모노블럭 구성이 또한 가능하다. 냉동기(160)가 개시되어 있는 한편, 냉각 시스템(22e)이 본 발명의 범주내에서 각각 고려되는 냉동 디스플레이 케이스, 냉동기, 냉각장치, 또는 공기조화 시스템과 같은 여러 냉각 장치에 사용될 수 있음을 알 수 있다.
응축 유니트(162)는 외부 코일(34), 팽창 장치(32e) 및 압축기(28e)를 포함한다. 또한 하기에 기재된 바와 같이, 수용기(164)가 코일(34)의 출구(166)와 유체연통하도록 연결되고 그리고 팽창 장치(32e)에 사용하기 위하여 코일(34)로부터의 유체 냉매를 수용하고 저장할 수 있다. 또한 플래시 탱크(56e) 및 수용기(164)가 단일 구성요소로 결합된다.
팽창 장치(32e)는 액상의 냉매가 도관(168)을 따라서 수용기(164)와 팽창 장치(32e)사이에서 액상의 냉매가 유동하도록 도관(168)을 통하여 수용기(164)와 유체연통하도록 연결된다. 게다가, 캐필러리 튜브(170)는 팽창 장치(32e)의 입구(60a)에 근접하여 배치되고 그리고 냉매가 팽창 장치(32e)에 들어가기 전에 부분적으로 팽창될 수 있다.
팽창 장치(32e)는 플래시 탱크(56e) 및 플로트 장치(86e)를 포함하고 그리고 압축기(28e)를 사용하여 외부 코일(34)로부터의 냉매를 기화시키도록 작동되고 그리고 내부 코일(38)을 사용하여 과냉각 액상의 냉매를 동시에 생성하도록 작동된다. 이 플래시 탱크(56e)는 도관(168)을 통하여 외부 코일(34)과 유체연통하도록 연결되고 그리고 도관(72) 및 출구 포트(64)를 통하여 내부 코일(38)과 유체연통하도록 연결된다. 더욱이, 플래시 탱크(56e)는 출구 포트(62) 및 도관(172)을 통하여 압축기(28e)와 유체연통하도록 연결된다. 도관(172)은 증기 분사 포트(48e)에서 압축기(28e)와 유체연통하도록 연결되고 그리고 압축된 증기 냉매를 압축기(28e)에 전달하도록 작동된다. 도 1 내지 도 7을 참조하여 상기 설명한 바와 같이, 시스템의 효율 및 용량의 증가는 가압된 증기의 흐름을 압축기(28e)의 증기 분사 포트(48e)로 전달함으로써 달성된다.
팽창 장치(32e)는 플래시 탱크(56e)의 내부 공간(66)으로의 냉매를 계량하는데 사용되는 플로트 장치(86e)를 포함한다. 이 플로트 장치(86e)는 플래시 탱크(56e)내에 배치된 액상의 냉매량과 상호반응하도록 작동되고 소정의 하한값에 도달될 때 더 많은 냉매가 상기 플래시 탱크(56)내로 더 많은 냉매가 선택적으로 수용되도록 작동된다. 플로트 장치(86e)가 도 1 내지 도 7을 참조하여 충분히 설명된 바와 같이, 상기 플로트 장치의 구성 및 구조에 대한 설명이 앞에서 상세하게 설명되었다. 그러나, 플로트 장치(86e)가 입구(60a)에 수용되도록 변경될 수 있음을 알 수 있다. 보다 상세하게는, 입구(60a)는 이전 실시예에 있어서 입구(60)의 위치에 대향한 위치에서 외부 코일(34)로부터 액상의 냉매를 수용하도록 이동된다.
게다가, 팽창 장치(32e)는 플래시 탱크(56e) 및 도관(70, 72, 172)을 전반적으로 둘러싸는 단열재(174)를 포함한다. 이 단열재(174)는 과냉각 액상의 냉매가 도관(70, 72)을 따라서 플래시 탱크(56e)와 외부 유니트(26) 사이에서 이동할 때 그 상태를 유지하게 한다. 이와 유사하게, 단열재(174)는 기화된 냉매가 플래시 탱크(56e)로부터 압축기(28e)로 이동할 때 그 상태를 유지하도록 보장한다. 이와 같이, 더 많은 단열재(174)가 플래시 탱크(56e)와 내부 유니트(26) 및 압축기(28e) 사이의 상대 거리에 따라 요구되어 진다.
단열재가 냉각 시스템(22e)과 관련하여 설명되고 도시된 한편, 단열재(174)가 임의의 상기 히트 펌프 시스템에 제공됨을 알 수 있다. 보다 상세하게, 각각의 구성요소의 사이의 거리가 멀면 멀어질수록, 냉매가 개별적으로 내부 유니트(26) 및 압축기(28)에 도달하기 전에 상을 더욱더 변경시킬 것이다.
팽창 장치(176)는 내부 유니트(26)의 입구(178) 근방에 배치되고 과냉각 액상의 냉매가 내부 코일(38)에 도달하기 전에 상기 과냉각 액상의 냉매를 부분적으로 팽창시킨다. 팽창 장치(176)는 전기 제어식 팽창 장치(EXV), 열 제어식 팽창 장치(TXV), 캐필러리 튜브 또는 증발기 압력 레귤레이터 일 수 있다. 만일 증발기 압력 레귤레이터가 사용되면, 또한 내부 유니트(26)로의 냉매 유동을 더욱 제어하기 위하여 EXV가 상기 레귤레이터와 연결되어 사용될 수 있음을 알 수 있다.
특히 도 8을 참조하여, 냉각 시스템(22e)의 작동이 상세하게 설명될 것이다. 액상의 냉매가 외부 유니트(24)의 출구(166)에서 빠져나올 때, 상기 냉매는 수용기(164)에 들어가고, 수용기에 포함되면, 팽창 장치(32e)를 사용하여 저장될 수 있다. 팽창 장치(32e)가 액상의 냉매를 필요로 할 때, 가압된 증기 냉매 및 과냉각 액상의 냉매를 만드는데 사용하기 위하여 상기 액상의 냉매는 플래시 탱크(56e)로 그리고 수용기(164)로부터 빼내질 수 있다.
액상의 냉매가 도관(168)을 따라서 이동함에 따라, 캐필러리 튜브(170)는 유체가 플래시 탱크(56e)에 들어가기 전에 부분적으로 상기 유체를 팽창시키도록 사용된다. 상기 기재한 바와 같이, 냉매가 이 탱크(56)에서 열을 배출하여, 가압된 증기 냉매 및 과냉각 액상의 냉매 양자를 동시에 생성하게 된다. 이 가압된 증기 냉매가 압축기(28e)의 증기 분사 포트(48e)쪽으로 향하는 경우 과냉각 액상의 냉매는 도관(72, 70) 및 팽창 장치(176)를 통하여 내부 유니트(26)쪽으로 향하게 된다.
가압된 증기 냉매가 압축기(28e)에 의하여 충분히 압축된 이후에, 이 유체는 도관(74)을 통하여 외부 유니트(24)로 향하게 된다. 과냉각 액상의 냉매가 팽창 장치(176)에 의하여 팽창되고 그리고 냉동기(160)의 내부 공간으로부터 열을 흡수한다. 이와 같이, 냉동기(160)로부터 열을 흡수함으로써, 내부 공간은 가열되고 그리고 냉매는 기화된다. 냉매가 기화된 이후에, 상기 냉매가 내부 유니트(26)를 빠져나오고 압축을 위하여 도관(78)을 통하여 압축기(26e)로 복귀한다. 이 압축된 냉매는 플래시 탱크(56e)로부터의 가압된 증기 냉매와 혼합된 후 프로세스를 다시한번 시작하도록 외부 유니트(24)로 보내진다.
본 발명의 요지를 벗어나지 않는 여러 변경이 본 발명의 범주내에 있을 수 있다. 이러한 변경은 본 발명의 사상 및 범주 내에서 이루어지는 것을 알 수 있다.
플래시 탱크에 있는 과냉각 냉매는 열교환기의 용량 및 효율을 증가시키도록 작동가능하다. 보다 상세하게는, 이 과냉각 냉매는 플래시 탱크로부터 배출되고 그리고 소정의 모드(즉, 가열 또는 냉각)에 따라 하나의 열교환기로 보내진다. 냉매가 과냉각 상태에 있기 때문에, 더 많은 열이 열교환기에 의하여 주위로부터 흡수될 수 있다. 이러한 방식으로, 가열 또는 냉각 사이클의 총 성능은 향상된다.

Claims (45)

  1. 제 1 열교환기(34);
    상기 제 1 열교환기와 유체 연통하는 제 2 열교환기(38);
    상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기 각각과 유체 연통하는 스크롤 압축기(28); 및
    상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기 각각과 그리고 상기 스크롤 압축기와 유체 연통하는 플래시 탱크(56);를 포함하고,
    상기 플래시 탱크(56)는:
    상기 제 1 열교환기(34) 및 상기 제 2 열교환기(38)와 유체연통하도록 연결되고, 액상의 냉매를 상기 제 1 열교환기(34)와 상기 제 2 열교환기(38)로부터 수용하도록 작동가능한 입구(60);
    상기 제 1 열교환기(34) 및 상기 제 2 열교환기(38)와 유체연통하도록 연결되고, 과냉각 액상의 냉매를 상기 제 1 열교환기(34) 및 상기 제 2 열교환기(38)로 전달하도록 작동가능한 제 1 출구(64);
    상기 스크롤 압축기(28)와 유체연통하도록 연결되고, 기화된 냉매를 상기 스크롤 압축기(28)로 전달하도록 작동가능한 제 2 출구(62); 및
    상기 입구(60)를 플로트 장치에 의해 선택적으로 개방하거나 폐쇄하도록 작동가능한 팽창 밸브(86);를 포함하고,
    상기 플로트 장치는 상기 입구를 통하여 상기 플래시 탱크에 들어가는 액상의 냉매의 양을 조절함으로써 상기 플래시 탱크내에 배치된 액상의 냉매의 양을 제어하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 플로트 장치는 외측으로 뻗어있는 아암(90)에 고정되게 부착된 부력 부재(88)를 포함하고, 상기 부력 부재는 상기 플래시 탱크에서 부유하도록 작동가능하고 상기 아암을 유체 레벨 변동에 따라 작동시키는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 플로트 장치는 팽창 니들(92)을 더 포함하고, 상기 팽창 니들은 상기 외측으로 뻗어있는 아암(90)에 작동가능하게 부착되고 완전 개방 위치와 완전 폐쇄 위치 사이에서 이동가능한 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 니들은 테이퍼면(104)을 포함하고, 상기 테이퍼면은 상기 완전 폐쇄 위치에서 상기 플래시 탱크로의 유동을 방지하도록 상기 입구에 의해 선택적으로 수용되고, 상기 외측으로 뻗어있는 아암(90)의 이동에 따라 복수의 개방 위치를 형성하도록 상기 입구(60)와 분리되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서, 니들 하우징(94)을 더 포함하며, 상기 니들 하우징은 상기 외측으로 뻗어있는 아암(90)을 피벗가능하게 지지하고 상기 팽창 니들(92)을 미끄럼가능하게 지지하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 스크롤 압축기는 증기 분사 포트(48)를 포함하며, 상기 증기 분사 포트는 상기 플래시 탱크의 상기 제 2 출구(62)와 유체연통되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 스크롤 압축기의 출구에 배치된 4방향 밸브(42)를 더 포함하며, 상기 4방향 밸브는 히트 펌프를 가열 작동과 냉각 작동 사이에서 선택적으로 전환시키기 위하여 상기 제 1 열교환기(34)와 상기 제 2 열교환기(38) 사이에서 냉매의 유동을 안내하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 플래시 탱크로의 유체 유동을 선택적으로 제한하도록 상기 입구(60) 근처에 배치된 솔레노이드 밸브(58)를 더 포함하고, 상기 4방향 밸브가 상기 가열 작동일 때 상기 솔레노이드 밸브는 폐쇄 위치에 있는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템.
  9. 제 1 열교환기(34)와 제 2 열교환기(38) 사이의 유체 회로를 통해 냉매를 재순환시키고 상기 유체 회로와 연결된 스크롤 압축기(28)를 포함하는 히트 펌프 시스템에 구비된 증기 분사 시스템으로서,
    상기 제 1 열교환기(34) 및 상기 제 2 열교환기(38) 그리고 상기 스크롤 압축기(28)와 유체연통하도록 연결되는 탱크;
    상기 제 1 열교환기(34) 및 상기 제 2 열교환기(38) 그리고 상기 탱크와 유체연통하도록 연결되고, 상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기로부터 액상의 냉매를 수용하도록 작동가능한 입구(60);
    상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기와 상기 탱크와 유체연통하도록 연결되고, 과냉각 액상의 냉매를 상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기로 전달하도록 작동가능한 제 1 출구(64);
    상기 스크롤 압축기 및 상기 탱크와 유체연통하도록 연결되고, 기화된 냉매를 상기 스크롤 압축기에 전달하도록 작동가능한 제 2 출구(62); 및
    상기 입구(60)를 플로트 장치에 의하여 선택적으로 개방하거나 폐쇄하도록 작동가능한 팽창 밸브(86);를 포함하고,
    상기 플로트 장치는 상기 입구를 통하여 상기 탱크에 들어가는 액상의 냉매의 양을 조절함으로써 상기 탱크 내에 배치된 액상의 냉매의 양을 제어하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 증기 분사 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 증기 분사 시스템은 외측으로 뻗어있는 아암에 고정되게 부착된 부력 부재를 포함하고, 상기 부력 부재는 상기 탱크 내에서 부유하도록 작동가능하고 상기 아암을 상기 탱크 내에서의 유체 레벨 변화에 따라 작동시키는 것을 특징으로 하는 증기 분사 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 플로트 장치는 팽창 니들을 더 포함하고, 상기 팽창 니들은 상기 외측으로 뻗어있는 아암에 작동가능하게 부착되고 상기 탱크내에서의 유체 레벨의 변화에 따라 완전 개방 위치와 완전 폐쇄 위치 사이를 이동가능한 것을 특징으로 하는 증기 분사 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 팽창 니들은 테이퍼면을 포함하고, 상기 테이퍼면은 상기 완전 폐쇄 위치에서 상기 탱크로의 유동을 방지하도록 상기 입구에 의해 선택적으로 수용되고, 상기 외측으로 뻗어있는 아암의 이동에 따라 복수의 개방 위치를 형성하도록 상기 입구(60)와 분리되는 것을 특징으로 하는 증기 분사 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서, 니들 하우징을 더 포함하고, 상기 니들 하우징은 상기 외측으로 뻗어있는 아암을 피벗가능하게 지지하고 상기 팽창 니들을 미끄럼 가능하게 지지하는 것을 특징으로 하는 증기 분사 시스템.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 입구(60) 근방에 배치된 제어 밸브를 더 포함하고, 상기 제어 밸브는 폐쇄 위치에서 상기 탱크로의 유동을 선택적으로 제한하고 개방 위치에서 상기 탱크로의 유동을 선택적으로 허용하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 증기 분사 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제어 밸브는 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 증기 분사 시스템.
  16. 제 14 항에 있어서, 제 1 바이패스 도관(126)을 더 포함하고, 상기 제 1 바이패스 도관은 상기 제어 밸브가 상기 개방 위치나 상기 폐쇄 위치 중 어느 한 위치에 있을 때 상기 제 1 열교환기와 상기 제 2 열교환기 사이에서 제 1 방향으로의 유동을 허용하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 증기 분사 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 제 1 바이패스 도관(126)은 적어도 하나의 캐필러리 튜브(128)를 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 분사 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 제 1 바이패스 도관(126)은 상기 제 1 열교환기와 상기 제 2 열교환기 사이의 상기 제 1 방향으로 유체 유동을 허용하고 상기 제 1 열교환기와 상기 제 2 열교환기 사이의 제 2 방향으로 유체 유동을 제한하도록 적어도 하나의 체크 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 분사 시스템.
  19. 제 14 항에 있어서, 제 2 바이패스 도관(114)을 더 포함하고, 상기 제 2 바이패스 도관은 상기 제어 밸브가 상기 개방 위치나 상기 폐쇄 위치 중 어느 한 위치에 있을 때 상기 제 1 열교환기와 상기 제 2 열교환기 사이의 제 2 방향으로의 유동을 허용하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 증기 분사 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 제 2 바이패스 도관(114)은 적어도 하나의 캐필러리 튜브(116)를 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 분사 시스템.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 제 2 바이패스 도관(114)은 상기 제 1 열교환기(34)와 상기 제 2 열교환기(38) 사이의 상기 제 2 방향으로 유체 유동을 허용하고 그리고 상기 제 1 열교환기와 상기 제 2 열교환기 사이의 제 1 방향으로 유체 유동을 제한하는 적어도 하나의 체크 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 분사 시스템.
  22. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 열교환기(34)와 상기 탱크 사이에 배치된 체크 밸브를 더 포함하고, 상기 체크 밸브는 상기 제 1 열교환기로부터 상기 탱크로의 유동을 허용하고 상기 제 2 열교환기(38)로부터 상기 제 1 열교환기(34)로의 유동을 제한하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 증기 분사 시스템.
  23. 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 열교환기(38)와 상기 탱크 사이에 배치된 체크 밸브를 더 포함하고, 상기 체크 밸브는 상기 제 2 열교환기로부터 상기 탱크로의 유동을 허용하고 상기 제 1 열교환기(34)로부터 상기 제 2 열교환기(38)로의 유동을 제한하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 증기 분사 시스템.
  24. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 출구(64)에 인접하여 배치된 캐필러리 튜브(82)를 더 포함하고, 상기 캐필러리 튜브는 상기 과냉각 액상의 냉매가 상기 제 1 열교환기(34)와 상기 제 2 열교환기(38)에 도달하기 전에 상기 제 1 출구로부터의 상기 과냉각 액상의 냉매를 기화시키도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 증기 분사 시스템.
  25. 제 9 항에 있어서, 상기 스크롤 압축기(28)는 증기 분사 포트(48)를 포함하고, 상기 증기 분사 포트는 상기 탱크의 상기 제 2 출구(62)와 유체연통하는 것을 특징으로 하는 증기 분사 시스템.
  26. 제 1 열교환기(34);
    상기 제 1 열교환기와 유체연통하는 제 2 열교환기(38);
    상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기 각각과 유체연통하고, 증기 분사 포트(48)를 포함하고 있는 스크롤 압축기(28);
    상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기 각각과 그리고 상기 스크롤 압축기와 유체연통하는 플래시 탱크(56);
    상기 플래시 탱크(56)와 유체연통하고 상기 제 1 열교환기(34)와 상기 제 2 열교환기(38)로부터 상기 플래시 탱크로의 유동을 선택적으로 허용하거나 제한하도록 작동가능한 밸브; 및
    상기 플래시 탱크(56)와 상기 스크롤 압축기(28) 사이에 배치되고 상기 플래시 탱크(56)로부터 상기 증기 분사 포트(48)에 의해 수용된 기화된 냉매의 양을 제어하도록 작동가능한 증기 분사 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 제 1 열교환기(34)로부터 상기 플래시 탱크(56)로의 유동을 허용하고 상기 제 2 열교환기로부터 상기 플래시 탱크로의 유동을 방지하도록 작동가능한 제 1 체크 밸브(108)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프.
  28. 제 26 항에 있어서, 상기 제 2 열교환기(38)로부터 상기 플래시 탱크(56)로의 유동을 허용하고 상기 제 1 열교환기로부터 상기 플래시 탱크로의 유동을 방지하도록 작동가능한 제 2 체크 밸브(112)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프.
  29. 제 26 항에 있어서, 상기 플래시 탱크와 유체연통하는 출구 도관을 더 포함하고, 상기 출구 도관은 과냉각 액상의 냉매를 상기 플래시 탱크로부터 상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기로 이송하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 히트 펌프.
  30. 제 29 항에 있어서, 제 3 체크 밸브(84)를 더 포함하고, 상기 제 3 체크 밸브는 상기 플래시 탱크(56)로부터 상기 제 1 열교환기(34) 및 상기 제 2 열교환기(38)로의 유동을 허용하고 상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기로부터 상기 플래시 탱크로의 유동을 방지하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 출구 도관은 적어도 하나의 캐필러리 튜브를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 캐필러리 튜브는 상기 냉매가 상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기에 도달하기 이전에 상기 과냉각 액상의 냉매를 팽창시키도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 히트 펌프.
  32. 제 26 항에 있어서, 상기 밸브는 팽창 밸브이고, 상기 팽창 밸브는 상기 플래시 탱크로의 냉매 유동을 계량하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 히트 펌프.
  33. 제 26 항에 있어서, 상기 밸브는 솔레노이드 밸브이고, 상기 솔레노이드 밸브는 상기 플래시 탱크로의 유동을 허용하는 개방위치와 상기 플래시 탱크로의 유동을 제한하는 폐쇄 위치 사이에서 이동가능한 것을 특징으로 하는 히트 펌프.
  34. 제 1 열교환기(34);
    상기 제 1 열교환기와 유체연통하는 제 2 열교환기(38);
    상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기 각각과 유체연통하고, 증기 분사 포트(48)를 포함하는 스크롤 압축기(28);
    상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기 각각과 상기 스크롤 압축기와 유체연통하는 플래시 탱크(56); 및
    상기 플래시 탱크(56)에 들어가는 액상의 냉매의 양을 조절함으로써 상기 증기 분사 포트(48)에 의해 수용된 기화된 냉매의 양을 제어하기 위하여, 상기 제 1 열교환기(34) 및 상기 제 2 열교환기(38) 중 적어도 하나의 열교환기로부터 상기 플래시 탱크(56)로의 유동을 허용하고 상기 제 1 열교환기(34) 및 상기 제 2 열교환기(38) 중 다른 하나의 열교환기로부터 상기 플래시 탱크(56)로의 유동을 제한하도록 작동가능한 체크 밸브 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 모드와 냉각 모드에서 작동가능한 히트 펌프.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 체크 밸브 장치는 상기 제 2 열교환기로부터 상기 플래시 탱크로의 유동을 허용하고 상기 제 1 열교환기로부터 상기 플래시 탱크로의 유동을 방지하도록 작동가능한 제 1 체크 밸브(108) 및 제 2 체크 밸브(112)를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프.
  36. 제 34 항에 있어서, 상기 제 1 체크 밸브(108)와 상기 플래시 탱크(56) 사이에 배치된 캐필러리 튜브(110)를 더 포함하고, 상기 캐필러리 튜브는 상기 액상의 냉매가 상기 플래시 탱크에 도달하기 전에 상기 액상의 냉매를 팽창시키도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 히트 펌프.
  37. 제 34 항에 있어서, 상기 제 2 체크 밸브(112)와 상기 플래시 탱크(56) 사이에 배치된 캐필러리 튜브(120)를 더 포함하고, 상기 캐필러리 튜브는 상기 액상의 냉매가 상기 플래시 탱크에 도달하기 전에 상기 액상의 냉매를 팽창시키도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 히트 펌프.
  38. 제 34 항에 있어서, 상기 플래시 탱크와 유체연통되는 출구 도관(72)을 포함하고, 상기 출구 도관은 과냉각 액상의 냉매를 상기 플래시 탱크로부터 상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기로 이송하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 히트 펌프.
  39. 제 38 항에 있어서, 제 3 체크 밸브(84)를 더 포함하고, 상기 제 3 체크 밸브는 상기 플래시 탱크로부터 상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기로의 유동을 허용하고 상기 제 1 열교환기와 상기 제 2 열교환기로부터 상기 플래시 탱크로의 유동을 방지하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프.
  40. 제 38 항에 있어서, 상기 출구 도관(72)은 적어도 하나의 캐필러리 튜브(82)를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 캐필러리 튜브는 상기 과냉각 액상의 냉매가 상기 제 1 열교환기와 상기 제 2 열교환기에 도달하기 전에 상기 과냉각 액상의 냉매를 팽창시키도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 히트 펌프.
  41. 제 38 항에 있어서, 상기 출구 도관(72)과 유체연통되는 바이패스 도관(114)을 더 포함하고, 상기 바이패스 도관은 상기 플래시 탱크로부터 상기 제 1 열교환기와 상기 제 2 열교환기 중 어느 한 열교환기로의 유동을 허용하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 히트 펌프.
  42. 제 41 항에 있어서, 상기 바이패스 도관은 체크 밸브(118)를 포함하고, 상기 체크 밸브는 상기 플래시 탱크로부터 상기 제 1 열교환기(34)와 상기 제 2 열교환기(38) 중 어느 한 열교환기로의 유동을 허용하고 상기 제 1 열교환기와 상기 제 2 열교환기 중 어느 한 열교환기로부터 상기 플래시 탱크로의 유동을 제한하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 히트 펌프.
  43. 제 41 항에 있어서, 상기 바이패스 도관은 캐필러리 튜브(116)를 포함하고, 상기 캐필러리 튜브는 상기 과냉각 액상의 냉매가 상기 제 1 열교환기(34)와 상기 제 2 열교환기(38) 중 어느 한 열교환기에 도달하기 이전에 상기 과냉각 액상의 냉매를 팽창시키도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 히트 펌프.
  44. 제 34 항에 있어서, 상기 체크 밸브 장치는 체크 밸브를 포함하고, 상기 체크 밸브는 냉각 모드에서 상기 플래시 탱크로의 냉매의 유동을 허용하고 가열 모드에서 상기 플래시 탱크로의 냉매의 유동을 제한하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 히트 펌프.
  45. 제 34 항에 있어서, 상기 체크 밸브 장치는 체크 밸브를 포함하고, 상기 체크 밸브는 가열 모드에서 상기 플래시 탱크로의 냉매의 유동을 허용하고 냉각 모드에서 상기 플래시 탱크로의 냉매의 유동을 제한하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 히트 펌프.
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