KR101589807B1 - Heat pump cooling system - Google Patents

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KR101589807B1 KR1020140019701A KR20140019701A KR101589807B1 KR 101589807 B1 KR101589807 B1 KR 101589807B1 KR 1020140019701 A KR1020140019701 A KR 1020140019701A KR 20140019701 A KR20140019701 A KR 20140019701A KR 101589807 B1 KR101589807 B1 KR 101589807B1
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    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type

Abstract

본 발명은 착상조건에서의 운전률을 높이기 위한 제상 검출방식으로 증발기 코일 내의 온도 및 차압을 연속적으로 측정하여 정확한 제상시점을 선정하는 본 발명의 목적으로 한다.
이를 위한 본 발명은 냉매를 이용하여 실내의 온도를 조절하기 위한 압축기, 응축기, 증발기, 어큐뮬레이터, 사방밸브 핫가스 바이패스 라인을 포함하여 이루어진 히트펌프 냉각기에 있어서, 상기 핫가스 바이패스 라인은 응축기의 입구에서 분기되어 증발기의 입구로 연결되되 증발기 코일을 가열하여 제상운전을 수행하고, 상기 제상운전을 시작하는 시점은 증발기의 코일 내 온도 및 차압을 연속적으로 측정하여 정확한 제상시점을 감지하여 제어기에서는 제상운전 명령을 내리고, 히트펌프 냉각기가 적용된 항온항습기의 케이스 내부에 설치된 증발기는 상부에 위치하고 있으며, 이 증발기 측으로 응축수가 결로되어 낙하하게 되고, 낙하된 응축수를 수용하는 수용케이스가 설치되며, 수용케이스는 드레인 배관에 의해서 응축수를 가습기로 공급하는 것을 특징으로 한다.An object of the present invention is to continuously measure the temperature and differential pressure in the evaporator coil by a defrost detection method for increasing the operation rate under concealing conditions to select a correct defrosting point.
The hot gas bypass line includes a compressor, a condenser, an evaporator, an accumulator, and a four-way valve hot gas bypass line for controlling the temperature of a room using a refrigerant. The hot gas bypass line includes a condenser The defrosting operation is performed by heating the evaporator coil while being branched from the inlet and connected to the inlet of the evaporator. When the defrosting operation is started, the defrosting temperature and the differential pressure are continuously measured to detect the correct defrosting point, The evaporator installed inside the case of the thermo-hygrostat to which the operation command is issued and the heat pump cooler is applied is located at the upper part, the condensed water is dropped on the evaporator side and the condensed water falls, The condensate is supplied to the humidifier by the drain piping And that is characterized.

Description

히트펌프 냉각기{HEAT PUMP COOLING SYSTEM}[0001] HEAT PUMP COOLING SYSTEM [0002]

본 발명은 히트펌프 냉각기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 핫가스 바이패스 방식의 히트펌프 냉각기의 제상운전과 이를 검출하여 최상의 제상운전 조건을 만족하기 위한 히트펌프 냉각기에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat pump cooler, and more particularly, to a heat pump cooler for defrosting a hot gas bypass type heat pump cooler and detecting the defrost operation.

공기를 열원으로 하고, 열교환기를 증발기로 사용하는 히트펌프 냉각기는 난방이면서 습도가 높은 경우 실외열교환기에 서리(SNOW)가 발생하여 시스템 성능이 저하된다.In a heat pump cooler that uses air as a heat source and a heat exchanger as an evaporator, the system performance is deteriorated due to the occurrence of SNOW in the outdoor heat exchanger when the humidity is high.

실외열교환기에 서리가 발생하면 서리에 의한 열저항 및 열량이 감소하게 되며 이에 따라 증발온도가 낮아진다. 즉, 시스템의 증발온도 저하는 압축기 입구측의 냉매 비체적을 증가시켜 토출되는 냉매유량을 감소시키고, 유량감소에 따라 시스템 성능은 저하된다. When the outdoor heat exchanger is frosted, the heat resistance and the heat amount due to the frost are reduced, thereby lowering the evaporation temperature. That is, the lowering of the evaporation temperature of the system decreases the refrigerant flow rate by increasing the refrigerant flow volume at the inlet of the compressor, and the system performance is lowered as the flow rate decreases.

착상이 진행됨에 따라 공기에서 냉매로의 열전달량은 점점 줄어들게 되어 증발온도는 더욱 낮아지게 되고, 이에 따라 냉매유량 및 응축온도가 함께 낮아져 시스템의 급격한 능력저하 및 실내토출온도 저하를 초래한다.As the conception progresses, the amount of heat transferred from the air to the refrigerant gradually decreases, and the evaporation temperature becomes lower. As a result, the refrigerant flow rate and the condensation temperature are lowered together, resulting in a sudden drop in the system capacity and a drop in the room discharge temperature.

착상조건에서 시스템성능을 개선하기 위한 노력으로 기구적인 부분의 개선 외에 착상조건에서의 운전률을 높이기 위한 제상 검출방식으로서 착상운전 시간을 일정하게 한 후 제상운전에 들어가는 방식이 알려져 있으나, 이 운전은 영하 5도 이하의 저외기온도영역에서 제상운전이 필요없는 경우에도 제상운전에 들어가는 단점이 발생한다.As a defrost detection method for increasing the operation rate in the conception condition in addition to the improvement of the mechanical part in the effort to improve the system performance under the conception condition, there is known a method of entering the defrosting operation after the conception operation time is fixed, Even if the defrosting operation is not required in the low outside temperature region of -5 degrees or less, there is a disadvantage that the defrosting operation is performed.

또한, 실외배관온도의 기울기가 일정한 값 이하가 되면 제상운전에 들어가는 방식이 개시되어 있으나, 이 경우도 외기온도가 급격하게 바뀌는 경우 제상운전시점을 잘못 판정할 수 있는 문제점이 발생하였다.
In addition, although the method of entering the defrosting operation when the slope of the outdoor pipe temperature becomes a certain value or less has been disclosed, the defrosting operation timing may be erroneously determined if the outside air temperature suddenly changes.

대한민국 공개특허 공개번호 제10-2013-0087219호 "핫가스 제상식 히트펌프장치"Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0087219 entitled "

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 착상조건에서의 운전률을 높이기 위한 제상 검출방식으로 증발기 코일 내의 온도 및 차압을 연속적으로 측정하여 정확한 제상시점을 선정하는 본 발명의 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to continuously measure the temperature and differential pressure in an evaporator coil by a defrost detection method for raising the operation rate under concealing conditions.

또한, 본 발명은 증발기에서 배출되는 응축수를 가습기에 투입하여 재이용할 수 있도록 한다.
In addition, the present invention allows the condensed water discharged from the evaporator to be introduced into a humidifier for reuse.

본 발명의 일면에 따른 히트펌프를 이용한 히트펌프 냉각기는, 냉매를 이용하여 실내의 온도를 조절하기 위한 압축기, 응축기, 증발기, 어큐뮬레이터, 사방밸브 핫가스 바이패스 라인을 포함하여 이루어진 히트펌프 냉각기에 있어서,A heat pump cooler using a heat pump according to one aspect of the present invention is a heat pump cooler including a compressor, a condenser, an evaporator, an accumulator, and a four-way valve hot gas bypass line for adjusting a temperature of a room using a coolant ,

상기 핫가스 바이패스 라인은 응축기의 입구에서 분기되어 증발기의 입구로 연결되되, 증발기 코일을 가열하여 제상운전을 수행하고,The hot gas bypass line is connected to the inlet of the evaporator by branching at the inlet of the condenser, and performs a defrost operation by heating the evaporator coil,

상기 제상운전을 시작하는 시점은 증발기의 코일 내 온도 및 차압을 연속적으로 측정하여 제상시점을 감지하여 제어기에서는 제상운전 명령을 내리고, The controller starts the defrosting operation command by sensing the defrosting time by continuously measuring the temperature and the pressure of the inside of the coil of the evaporator at the start time of the defrosting operation,

히트펌프 냉각기가 적용된 항온항습기의 케이스 내부에 설치된 증발기는 상부에 위치하고 있으며, 이 증발기 측으로 응축수가 결로되어 낙하하게 되고, 낙하된 응축수를 수용하는 수용케이스가 설치되며, 수용케이스는 드레인 배관에 의해서 응축수를 가습기로 공급하는 것을 특징으로 한다.The evaporator installed inside the case of the thermo-hygrostat to which the heat pump cooler is applied is located at an upper portion of the evaporator. The condenser water is condensed on the evaporator side to fall down, and a housing case for housing the dropped condensed water is provided. Is supplied by a humidifier.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 제상시점의 측정방법은 증발기 주위온도를 측정하여 제상허가온도보다 작을 경우 제상운전을 수행하고, 제상허가온도보다 클 경우에는 제상운전을 중지하게 되는 것을 특징으로 한다.Further, in the present invention, the method of measuring the defrosting point of time measures the ambient temperature of the evaporator, performs the defrosting operation when the defrosting temperature is lower than the defrosting permitting temperature, and stops the defrosting operation when the defrosting permitting temperature is higher than the defrosting permitting temperature.

또한, 상기 제상시점의 측정방법은 증발기 출구온도를 측정한 후 제상종료온도보다 작을 경우에 제상운전을 실행하고, 제상종료온도보다 클 경우에는 제상운전을 중지하게 되는 것을 특징으로 한다.Further, the method of measuring the defrosting point may be such that the defrosting operation is executed when the evaporator outlet temperature is lower than the defrost termination temperature, and the defrosting operation is stopped when the defrosting termination temperature is higher than the defrosting termination temperature.

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본 발명의 또 다른 목적 및 효과는 이하의 상세한 설명으로부터 명확하게 되고, 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 상세한 설명 및 실시예는 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니다.
Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the detailed description given hereinafter and the detailed description and the examples that illustrate the preferred embodiments of the present invention are not intended to limit the scope of the present invention.

본 발명에 따른 히트펌프 냉각기에 의하면 증발기의 제상시점을 정확히 선정하여 경제적이고, 효율적인 히트펌프의 운전을 제공하는 효과가 발생한다.
According to the heat pump cooler of the present invention, the defrosting time point of the evaporator is precisely selected to provide an economical and efficient operation of the heat pump.

도 1의 본 발명에 따른 히트펌프 냉각기의 계통도이다.
도 2는 본 발명에 따른 히트펌프 냉각기를 이용한 항온항습기의 설치상태도이다.1 is a block diagram of a heat pump cooler according to the present invention.
FIG. 2 is an installation view of a thermo-hygrostat using a heat pump cooler according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 먼저, 도면에 걸쳐 기능적으로 동일하거나, 유사한 부분에는 동일한 부호를 부여한다.Hereinafter, one preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, functionally identical or similar portions are given the same reference numerals throughout the drawings.

도 1의 본 발명에 따른 히트펌프 냉각기의 계통도이고, 도 2는 본 발명에 따른 히트펌프냉각기를 이용한 항온항습기의 설치상태도이다.FIG. 2 is a view showing an installation state of a thermo-hygrostat using a heat pump cooler according to the present invention. FIG.

먼저, 본 발명에 적용된 히트펌프 냉각기는 핫가스 바이패스 방식이 적용되며 이는 열이 직접 증발기(30)에 작용하기 때문에 제상시간은 대단히 짧다.First, the heat pump cooler applied to the present invention applies a hot gas bypass method, and the defrosting time is very short because the heat directly acts on the evaporator 30.

즉, 본 발명에서는 압축기(10)로부터 나오는 고온, 고압의 냉매를 직접 증발기(30)에 넣어 증발기 코일을 가열하여 제상하므로 전기 히터를 설치할 필요 없고, 물 배관설비가 필요 없으며, 장치가 간단하다.That is, in the present invention, since the evaporator coil is heated by defrosting the high-temperature and high-pressure refrigerant coming from the compressor 10 directly into the evaporator 30, it is not necessary to provide an electric heater, and a water piping facility is not required.

이를 위한 본 발명은 압축기(10), 응축기(20), 증발기(30), 어큐뮬레이터(40), 사방밸브(45)를 기본적 구성으로 하며, 핫가스 바이패스 라인(H)은 응축기(20)의 입구에서 분기되어 증발기(30)의 입구로 연결되어 있다.The hot gas bypass line H is connected to the condenser 20 through the condenser 20 and the accumulator 40 and the four-way valve 45. The hot gas bypass line H is connected to the condenser 20, And is branched at the inlet and connected to the inlet of the evaporator 30.

압축기(10)는 가변형 압축기이며, 사방밸브(45)는 압축기(10)의 입, 출구 측에 연결되어 냉매를 원하는 유로에 선택적으로 이송시키는 역할을 수행한다.The compressor 10 is a variable compressor, and the four-way valve 45 is connected to the inlet and the outlet of the compressor 10 to selectively transfer the refrigerant to a desired flow path.

본 발명에 적용되는 응축기(20), 증발기(30), 어큐뮬레이터(40)는 냉매의 이동을 통해 통상적인 히트펌프의 작동을 수행하고, 더 이상 설명을 하지 않는다.The condenser 20, the evaporator 30, and the accumulator 40 according to the present invention perform the operation of a conventional heat pump through the movement of refrigerant, and are not described further.

제상운전은 난방운전 중에 필요에 따라 선택되는 것으로 제상운전을 시작하면 사방밸브(45)는 난방운전에서 냉방운전 위치로 변화되고 압축기(10)는 빠른 기간 내에 제상을 수행할 수 있도록 작동되며, 증발기(30)는 응축기(20)로서 작동한다.When the defrosting operation is started, the four-way valve 45 is changed from the heating operation to the cooling operation position and the compressor 10 is operated to perform the defrosting within a short period of time, (30) operates as a condenser (20).

본 발명에 있어서 이렇게 제상운전을 시작하는 시점은 증발기(30)의 코일 내 온도 및 차압을 연속적으로 측정하여 정확한 제상시점을 감지하고, 제어기에서는 제상운전 명령을 내리게 된다.In the present invention, the start point of the defrosting operation is such that the temperature in the coil of the evaporator 30 and the differential pressure are continuously measured to detect a correct defrosting point, and the controller issues a defrosting operation command.

이러한 제상시점을 측정하기 위해서 온도를 측정하는 방법은 증발기(30) 주위온도를 측정하여 제상허가온도보다 작을 경우 제상운전을 수행하고, 제상허가온도보다 클 경우에는 제상운전을 중지하게 된다.The method of measuring the temperature to measure the defrosting point is to measure the ambient temperature of the evaporator 30 to perform the defrosting operation when the defrosting temperature is lower than the defrosting allowable temperature, and to stop the defrosting operation when the defrosting temperature is higher than the permitting temperature.

또한, 제상시점을 측정하기 위한 다른 방법으로서 증발기(30) 출구온도를 측정한 후 제상종료온도보다 작을 경우에 제상운전을 실행하고, 제상종료온도보다 클 경우에는 제상운전을 중지하게 된다.As another method for measuring the defrosting point, the defrosting operation is performed when the outlet temperature of the evaporator 30 is less than the defrost termination temperature. When the defrosting termination temperature is higher than the defrosting termination temperature, the defrosting operation is stopped.

즉, 본 발명은 증발기(30) 내외부의 온도를 측정하여 최상의 제상시점을 선택할 수 있으며, 이렇게 2중으로 설정하게 되면 정확한 제상시점을 알 수 있게 된다.That is, according to the present invention, the optimum defrosting point can be selected by measuring the temperature of the inside and the outside of the evaporator (30).

한편, 본 발명에 따른 차압을 측정하기 위한 방법으로서 일 예로 정상시에는 증발기(30) 코일 내의 차압이 50Pa 내에서 운전하게 되나, 증발기(30) 코일에 서리 등이 끼게되면 증발기(30) 코일 내부의 차압은 서서히 증가하게 된다.As a method for measuring the differential pressure according to the present invention, for example, the differential pressure within the coil of the evaporator 30 is operated within a normal range when the evaporator 30 is in a normal state. However, if the evaporator 30 coils are frosted, The differential pressure of the refrigerant is gradually increased.

즉, 차압이 증가하여 60Pa 이상에서 연속적으로 운전하게 되면 제상운전은 시작되고,45Pa 이하로 저하되면 제상운전은 종료하게 된다.That is, when the differential pressure increases and the operation is continuously performed at 60 Pa or more, the defrost operation starts. When the pressure decreases to 45 Pa or less, the defrost operation is terminated.

또한, 차압이 60Pa 이상, 예를 들면 80Pa 이상으로 설정하여 제상운전을 수행할 수 있다.Further, the defrosting operation can be performed by setting the differential pressure to 60 Pa or more, for example, 80 Pa or more.

이렇게 본 발명은 온도와 차압을 이용하여 다양한 입력변수로 활용하여 제상운전의 요구를 인식하거나, 종료하게 된다.Thus, the present invention utilizes the temperature and differential pressure as various input variables to recognize or terminate the demand for the defrost operation.

한편, 본 발명은 증발기(30)에서 항온항습기에 적용하는 경우 그 증발기(30) 표면에 응축수가 발생하게 된다.In the meantime, when the present invention is applied to a constant temperature and humidity chamber in an evaporator (30), condensed water is generated on the surface of the evaporator (30).

본 발명은 이러한 응축수를 실외로 배출시키지 않고 이를 재이용하게 된다.The present invention reuses the condensed water without discharging the condensed water outdoors.

즉, 증발기(30)에서 배출되는 응축수는 응축수 유입배관(80)을 통해 도 2에 도시된 가습기(100)에 공급되어 가습시 필요한 물을 자체적으로 충당할 수 있다.That is, the condensed water discharged from the evaporator 30 is supplied to the humidifier 100 shown in FIG. 2 through the condensed water inflow pipe 80, and can supply the water necessary for humidification by itself.

다시, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 히트펌프 항온항습기는 일예로서 상향토출방식이 적용되어 있으며, 증발기(30), 가습기(100), 송풍기(110) 등은 케이스 내부에 설치되어 있다.As shown in FIG. 2, the heat pump constant temperature and humidity unit according to the present invention includes an upward discharge type, and the evaporator 30, the humidifier 100, the blower 110, and the like are installed inside the case .

증발기(30)는 상부에 위치하고 있으며, 이 증발기(30) 측으로 응축수가 결로되어 낙하하게 되고, 낙하된 응축수를 수용하는 수용케이스(120)가 설치되어 있다.The evaporator 30 is located at an upper portion of the evaporator 30. The evaporator 30 is provided with a housing case 120 in which the condensed water is condensed to fall down and accommodates the dropped condensed water.

수용케이스(120)는 드레인 배관(130)에 의해서 응축수를 가습기(100)로 공급하게 된다.The housing case 120 supplies the condensed water to the humidifier 100 through the drain pipe 130.

이러한 가습기(100)로는 외부에 설치된 가습기급수관(140)에 의해서 응축수의 보충을 위해 단속적으로 냉각수를 공급하게 된다.The humidifier 100 is provided with cooling water intermittently to replenish the condensed water by an external humidifier water pipe 140 installed therein.

본 발명은 그 정신 또는 주요한 특징으로부터 일탈하는 일없이, 다른 여러 가지 형태로 실시할 수 있다. 그 때문에, 전술한 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안된다. 본 발명의 범위는 특허청구의 범위에 의해서 나타내는 것으로써, 명세서 본문에 의해서는 아무런 구속도 되지 않는다. 다시, 특허청구범위의 균등 범위에 속하는 변형이나 변경은, 모두 본 발명의 범위 내의 것이다.
The present invention may be embodied in many other forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, the above-described embodiments are merely examples in all respects, and should not be construed restrictively. The scope of the present invention is indicated by the appended claims, and the present invention is not restricted by the specification. Modifications and variations falling within the scope of the appended claims all fall within the scope of the present invention.

10: 압축기 20: 응축기
30: 증발기 40: 어큐뮬레이터
100: 가습기 140: 가습기급수관10: compressor 20: condenser
30: Evaporator 40: Accumulator
100: humidifier 140: humidifier water supply pipe

Claims (4)

냉매를 이용하여 실내의 온도를 조절하기 위한 가변형 압축기, 응축기, 증발기, 어큐뮬레이터, 사방밸브 핫가스 바이패스 라인을 포함하여 제상운전을 수행하고, 상기 제상운전을 시작하는 시점은 증발기의 코일 내 온도 및 차압을 연속적으로 측정하여 제상시점을 감지한 후 제어기에서는 제상운전 명령을 내리고, 항온항습기의 케이스 내부에 설치된 증발기는 상부에 위치하고 있으며, 이 증발기 측으로 응축수가 결로되어 낙하하고, 낙하된 응축수를 수용하는 수용케이스가 설치되며, 수용케이스는 드레인 배관에 의해서 응축수를 가습기로 공급하는 히트펌프 냉각기에 있어서,
상기 핫가스 바이패스 라인은 응축기의 입구에서 분기되어 증발기의 입구로 연결되어 증발기 코일을 가열하여 제상운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 냉각기.
A defrosting operation is performed including a variable compressor, a condenser, an evaporator, an accumulator, and a four-way valve hot gas bypass line for controlling the temperature of a room by using a refrigerant. The controller senses the defrosting point by continuously measuring the differential pressure and then issues a defrosting command to the controller. The evaporator installed inside the case of the thermo-hygrostat is located at the upper part. The condensed water drops down on the evaporator side and receives the dropped condensed water. Wherein the housing case is provided with a drain pipe for supplying condensed water to the humidifier,
Wherein the hot gas bypass line is branched at the inlet of the condenser and connected to the inlet of the evaporator to heat the evaporator coil to perform the defrosting operation.
제 1항에 있어서,
상기 제상시점의 측정방법은 증발기 주위온도를 측정하여 제상허가온도보다 작을 경우 제상운전을 수행하고, 제상허가온도보다 클 경우에는 제상운전을 중지하게 되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 냉각기.
The method according to claim 1,
Wherein the defrosting operation is performed when the temperature of the evaporator is measured to be less than the defrosting allowable temperature, and when the defrosting permitting temperature is higher than the defrosting allowable temperature, the defrosting operation is stopped.
제 1항에 있어서,
상기 제상시점의 측정방법은 증발기 출구온도를 측정한 후 제상종료온도보다 작을 경우에 제상운전을 실행하고, 제상종료온도보다 클 경우에는 제상운전을 중지하게 되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 냉각기.
The method according to claim 1,
Wherein the defrosting operation is performed when the temperature of the evaporator is less than the defrost termination temperature after the evaporator outlet temperature is measured, and when the defrosting temperature is higher than the defrost termination temperature, the defrosting operation is stopped.
삭제delete
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