KR102129759B1 - Heat Pump - Google Patents
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Abstract
히트 펌프는 냉매를 압축하는 압축기와; 제1열교환기와; 제1열교환기로 실외공기를 송풍하는 실외팬과; 제1열교환기와 연결된 제1팽창밸브와; 제2열교환기와; 제2열교환기와 연결된 제2팽창밸브와; 쿨링운전시 압축기에서 압축된 냉매를 제1열교환기로 안내하고, 히팅운전시 압축기에서 압축된 냉매를 제2열교환기로 안내하는 절환밸브와; 제2팽창밸브와 제1팽창밸브 각각과 연결된 제1유로와 제1유로의 냉매와 열교환되는 냉매가 통과하는 제2유로가 형성된 제3열교환기와; 제2팽창밸브와 제3열교환기 사이와 상기 제2유로를 연결하는 바이패스 튜브와; 바이패스 튜브에 설치된 인젝션 팽창밸브와; 제2유로와 압축기를 연결하는 인젝션 튜브와; 히팅운전시, 인젝션 팽창밸브를 오픈시키거나 클로즈시키고, 현재토출온도가 비상제어 돌입온도 이상이고, 인젝션 팽창밸브가 오픈이면, 인젝션 팽창밸브를 설정주기로 개도 증가시키는 컨트롤러를 포함한다.The heat pump includes a compressor that compresses refrigerant; A first heat exchanger; An outdoor fan for blowing outdoor air to the first heat exchanger; A first expansion valve connected to the first heat exchanger; A second heat exchanger; A second expansion valve connected to a second heat exchanger; A switching valve guiding the refrigerant compressed by the compressor to the first heat exchanger during the cooling operation, and guiding the refrigerant compressed by the compressor to the second heat exchanger during the heating operation; A third heat exchanger formed with a first flow path connected to each of the second expansion valve and the first expansion valve, and a second flow path through which a refrigerant heat-exchanged with the refrigerant in the first flow path passes; A bypass tube connecting the second expansion valve and the third heat exchanger and the second flow path; An injection expansion valve installed in the bypass tube; An injection tube connecting the second flow path and the compressor; When the heating operation, the controller opens or closes the injection expansion valve, and if the current discharge temperature is higher than or equal to the emergency control inrush temperature and the injection expansion valve is open, a controller that increases the opening degree of the injection expansion valve at a set cycle.
Description
본 발명은 히트 펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스 냉매를 압축기로 인젝션할 수 있는 히트 펌프에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump, and more particularly, to a heat pump capable of injecting a gas refrigerant into a compressor.
히트 펌프는 냉매의 발열 또는 응축열을 이용해 저온의 열원을 고온으로 전달하거나 고온의 열원을 저온으로 전달하는 냉난방장치이다.A heat pump is an air-conditioning and heating device that transfers a low-temperature heat source to a high temperature or heats a high-temperature heat source to a low temperature by using heat or condensation heat of a refrigerant.
히트 펌프는 냉매를 압축하는 압축기와, 냉매의 유동방향을 전환하여 냉방운전과 난방운전을 전환하는 냉난방 절환밸브와, 냉매를 실외공기와 열교환시키는 실외열교환기와, 냉매를 팽창시키는 팽창기구와, 냉매를 실내공기와 열교환시키는 실내열교환기를 포함하는 냉동사이클을 이용하여 실내를 냉방시키거나 난방시킬 수 있다. The heat pump includes a compressor that compresses refrigerant, an air-conditioning switching valve that switches cooling and heating operations by switching the flow direction of the refrigerant, an outdoor heat exchanger that exchanges refrigerant with outdoor air, an expansion mechanism that expands refrigerant, and a refrigerant. Cooling or heating the room by using a refrigeration cycle including an indoor heat exchanger to exchange heat with indoor air.
상기와 같은 히트 펌프는 압축기로 흡입되는 냉매 유량이 적은 상태로 압축기가 구동되면, 흡입과열도가 높게 형성되어 압축기에서 토출된 냉매의 온도가 과도하게 상승될 수 있고, 이러한 상태에서 압축기가 계속 구동되면, 오일 등의 윤활유는 열화될 수 있고, 압축기는 소손될 우려가 있다. In the heat pump as described above, when the compressor is driven in a state where the flow rate of the refrigerant sucked into the compressor is low, the suction superheat degree may be high and the temperature of the refrigerant discharged from the compressor may be excessively increased, and the compressor continues to operate in this state. When it does, lubricating oil such as oil may deteriorate, and the compressor may be burned.
히트 펌프는 압축기에서 토출된 냉매의 온도가 너무 높지 않게 관리될 필요성이 있다.The heat pump needs to be managed so that the temperature of the refrigerant discharged from the compressor is not too high.
본 발명은 압축기의 현재 토출온도가 과도하게 높을 경우 인젝션 토출밸브의 개도를 증가시켜 압축기의 현재 토출온도를 신속하게 낮출 수 있는 히트 펌프를 제공하는데 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a heat pump that can rapidly lower the current discharge temperature of the compressor by increasing the opening degree of the injection discharge valve when the current discharge temperature of the compressor is excessively high.
본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프는 냉매를 압축하는 압축기와; 제1열교환기와; 제1열교환기로 실외공기를 송풍하는 실외팬과; 제1열교환기와 연결된 제1팽창밸브와; 제2열교환기와; 제2열교환기와 연결된 제2팽창밸브와; 쿨링운전시 압축기에서 압축된 냉매를 제1열교환기로 안내하고, 히팅운전시 압축기에서 압축된 냉매를 제2열교환기로 안내하는 절환밸브와; 제2팽창밸브와 제1팽창밸브 각각과 연결된 제1유로와 제1유로의 냉매와 열교환되는 냉매가 통과하는 제2유로가 형성된 제3열교환기와; 제2팽창밸브와 제3열교환기 사이와 상기 제2유로를 연결하는 바이패스 튜브와; 바이패스 튜브에 설치된 인젝션 팽창밸브와; 제2유로와 압축기를 연결하는 인젝션 튜브와; 히팅운전시, 인젝션 팽창밸브를 오픈시키거나 클로즈시키고, 현재토출온도가 비상제어 돌입온도 이상이고, 인젝션 팽창밸브가 오픈이면, 인젝션 팽창밸브를 설정주기로 개도 증가시키는 컨트롤러를 포함한다.A heat pump according to an embodiment of the present invention includes a compressor for compressing a refrigerant; A first heat exchanger; An outdoor fan for blowing outdoor air to the first heat exchanger; A first expansion valve connected to the first heat exchanger; A second heat exchanger; A second expansion valve connected to a second heat exchanger; A switching valve guiding the refrigerant compressed by the compressor to the first heat exchanger during the cooling operation, and guiding the refrigerant compressed by the compressor to the second heat exchanger during the heating operation; A third heat exchanger formed with a first flow path connected to each of the second expansion valve and the first expansion valve, and a second flow path through which a refrigerant heat-exchanged with the refrigerant in the first flow path passes; A bypass tube connecting the second expansion valve and the third heat exchanger and the second flow path; An injection expansion valve installed in the bypass tube; An injection tube connecting the second flow path and the compressor; When the heating operation, the controller opens or closes the injection expansion valve, and if the current discharge temperature is higher than or equal to the emergency control inrush temperature and the injection expansion valve is open, a controller that increases the opening degree of the injection expansion valve at a set cycle.
컨트롤러는 히팅운전시, 현재토출온도가 비상제어 돌입온도 이상이고, 인젝션 팽창밸브가 클로즈이면, 제1팽창밸브를 설정주기로 개도 증가시킬 수 있다.If the current discharge temperature is greater than or equal to the emergency control inrush temperature during the heating operation, and the injection expansion valve is closed, the controller may increase the opening of the first expansion valve at a set cycle.
컨트롤러는 토출과열도와 압축기 현재 주파수와 응축온도에 따라 인젝션 팽창밸브를 오픈시키거나 클로즈시킬 수 있다.The controller can open or close the injection expansion valve according to the discharge superheat and the compressor's current frequency and condensation temperature.
컨트롤러는 토출과열도가 제1설정과열도 이상 제1설정시간 유지하고, 압축기 현재 주파수가 설정 주파수 초과이며, 응축온도가 제1설정온도 이하이면, 인젝션 팽창밸브를 최소 개도로 오픈할 수 있다.The controller may open the injection expansion valve to a minimum opening if the discharge superheat is maintained over the first set superheat and the first set time, and the current frequency of the compressor exceeds the set frequency and the condensation temperature is below the first set temperature.
컨트롤러는 토출과열도가 제2설정과열도 미만인 시간이 제2설정시간 유지하거나 압축기 현재 주파수가 설정 주파수 이하이거나, 토출과열도가 제3설정과열도 미만이거나, 응축온도가 제2설정온도 이상이면, 인젝션 팽창밸브를 클로즈할 수 있다. The controller maintains the second set time if the discharge superheat is below the second set superheat, or if the current frequency of the compressor is below the set frequency, or if the discharge superheat is below the third set superheat, or if the condensation temperature is above the second set temperature. , The injection expansion valve can be closed.
제2설정과열도는 제1설정과열도 보다 낮을 수 있고, 제3설정과열도 보다 높을 수 있다.The second set superheat may be lower than the first set superheat, and the third set superheat may be higher.
제2설정시간은 제1설정시간 보다 길 수 있다. The second set time may be longer than the first set time.
제2설정온도는 제1설정온도 보다 높을 수 있다.The second set temperature may be higher than the first set temperature.
본 발명의 실시 예에 따르면, 히팅운전시 압축기로 흡입되는 냉매의 유량을 증가시킬 수 있는 제1팽창밸브와 인젝션 팽창밸브를 모두 포함하는 히트 펌프에서, 인젝션 팽창밸브가 오픈인 조건이면, 인젝션 팽창밸브의 개도를 증가시켜 현재 토출과열도를 보다 신뢰성 높게 낮출 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the heat pump including both the first expansion valve and the injection expansion valve capable of increasing the flow rate of the refrigerant sucked into the compressor during the heating operation, if the injection expansion valve is open, injection expansion By increasing the opening of the valve, the current discharge superheat can be lowered more reliably.
또한, 인젝션 팽창밸브가 클로즈인 조건이면, 제1팽창밸브의 개도를 증가시켜 현재 토출과열도를 보다 신뢰성 높게 낮출 수 있다.In addition, if the injection expansion valve is in a closed condition, the opening degree of the first expansion valve can be increased to lower the current discharge superheat degree with higher reliability.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프의 히팅운전시 인젝션 팽창밸브가 오픈일 때의 냉매 흐름이 도시된 도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프의 히팅운전시 인젝션 팽창밸브가 클로즈일 때의 냉매 흐름이 도시된 도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프의 제어 블록도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프의 히팅 운전 방법이 도시된 순서도이다. 1 is a view showing a refrigerant flow when the injection expansion valve is open during the heating operation of the heat pump according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 is a diagram showing the refrigerant flow when the injection expansion valve is closed during the heating operation of the heat pump according to an embodiment of the present invention,
3 is a control block diagram of a heat pump according to an embodiment of the present invention,
4 is a flowchart illustrating a heating operation method of a heat pump according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, a specific embodiment of the present invention will be described in detail with the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프의 히팅운전시 인젝션 팽창밸브가 오픈일 때의 냉매 흐름이 도시된 도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프의 히팅운전시 인젝션 팽창밸브가 오픈일 때의 냉매 흐름이 도시된 도이다. 1 is a diagram illustrating a refrigerant flow when an injection expansion valve is open during a heating operation of a heat pump according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an injection expansion during a heating operation of a heat pump according to an embodiment of the present invention It is a diagram showing the flow of refrigerant when the valve is open.
본 실시예의 히트 펌프는 압축기(1)와, 제1열교환기(2)와, 실외팬(3)과, 제1팽창밸브(4)와, 제2열교환기(5)와 제2팽창밸브(6)와, 절환밸브(7)와, 과냉각기(8)를 포함할 수 있다. The heat pump of this embodiment includes a compressor (1), a first heat exchanger (2), an outdoor fan (3), a first expansion valve (4), a second heat exchanger (5) and a second expansion valve ( 6), a switching valve (7), and may include a supercooler (8).
압축기(1)는 냉매를 흡입하여 압축한 후 토출할 수 있다. 압축기(1)는 압축 용량이 가변될 수 있는 용량 가변 압축기로 구성될 수 있고, 일 예로 입력 주파수에 따라 압축 용량이 가변될 수 있는 인버터 압축기일 수 있다.The
압축기(1)는 부하가 클 경우, 입력 주파수가 증대되게 제어될 수 있고, 부하가 작을 경우, 입력 주파수가 감소되게 제어될 수 있다. The
압축기(1)는 냉매를 압축하는 압축실이 형성된 압축부와, 압축부를 압축 작동시키는 모터부를 포함할 수 있고, 압축기(1)의 내부에는 압축부나 모터부의 마모를 방지하기 위한 오일등의 윤할유가 수용될 수 있다.The
압축기(1)에는 후술하는 인젝션 팽창밸브(130)를 통과한 냉매가 압축실 내부 인젝션되게 안내할 수 인젝션 유로가 형성될 수 있다. 압축기(1)에는 이러한 인젝션 유로와 연결되고, 후술하는 인젝션 배관(140)이 연결되는 인젝션 포터(1')가 형성될 수 있다.The
압축기(1)에는 냉매가 압축기(1)로 흡입되는 석션 튜브(11)와, 압축기(1)에서 토출된 냉매가 안내되는 디스챠지 튜브(12)가 연결될 수 있다. The
석션 튜브(11)는 절환밸브(7)와 압축기(1)를 연결할 수 있다. 석션 튜브(11)에는 기상냉매와 액냉매 중 액냉매가 수용되는 어큐물레이터(13)이 설치될 수 있다. The
디스챠지 튜브(12)는 압축기(1)와 절환밸브(7)를 연결할 수 있다. 디스챠지 튜브(12)에는 압축기(1)에서 토출된 냉매의 온도(즉, 압축기 토출온도)를 감지할 수 있는 고온센서(14)가 설치될 수 있다. The
제1열교환기(2)는 실외공기와 냉매를 열교환시키는 실외열교환기일 수 있다. 제1열교환기(2)는 쿨링운전시 압축기(1)에서 압축된 냉매가 응축되는 응축기로 기능할 수 있고, 히팅운전시 제1팽창밸브(4)에서 팽창된 냉매가 증발되는 증발기로 기능할 수 있다. The
제1열교환기(2)는 제1팽창밸브(4)와 제1팽창밸브 연결튜브(22)로 연결될 수 있다. The
제1열교환기(2)는 핀 튜브형 열교환기로 구성될 수 있고, 복수개의 튜브(23)와, 복수개의 튜브(23)에 연결된 복수개의 핀(24)을 포함할 수 있다. 제1열교환기(3)는 복수개의 튜브 중 최하측 튜브의 아래에 배치되고 복수개의 튜브와 직접 연결되지 않는 별도의 과냉각 튜브(25)를 더 포함할 수 있다. 과냉각 튜브(25)는 핀(24)을 통해 복수개의 튜브(23)와 연결될 수 있다. The
과냉각 튜브(25)는 후술하는 ???? 와 연결될 수 있고, 히팅모드시 냉매는 과냉각 튜브(25)를 통과하면서 과냉될 수 있다. The
실외팬(3)은 제1열교환기(2)로 실외공기를 송풍할 수 있다.The
제1팽창밸브(4)는 히팅운전시 제1열교환기(2)를 향해 유동되는 냉매를 팽창시키는 실외팽창밸브일 수 있다. 제1팽창밸브(4)는 제1열교환기(2)와 냉매튜브로 연결될 수 있다. 제1팽창밸브(4)는 그 개도(개방 정도)가 조절될 수 있는 EEV나 LEV 등의 전자 팽창밸브일 수 있다. The
제1팽창밸브(4)는 쿨링운전시 풀오픈될 수 있고, 히팅운전시 제1열교환기(2)를 향해 유동되는 냉매를 팽창시킬 수 있는 개도로 개도 조절될 수 있다. The
히팅운전시, 제1팽창밸브(4)의 개도가 클수록 냉동 사이클을 순환하는 냉매의 유량은 증대될 수 있고, 제1팽창밸브(4)의 개도가 작을수록 히트 펌프을 순환하는 냉매의 유량은 감소될 수 있다. During the heating operation, as the opening degree of the
제1팽창밸브(4)는 후술하는 제3열교환기(110)의 제1유로(P1)과 제1냉매튜브(42)로 연결될 수 있다.The
제2열교환기(5)는 쿨링운전시 제2팽창밸브(6)에서 압축된 냉매가 응축되는 증발기로 기능할 수 있고, 히팅운전시 압축기(1)에서 압축된 냉매가 응축되는 응축기로 기능할 수 있다. The
제2열교환기(5)는 실내 공기와 냉매를 열교환시킬 수 있고, 이 경우 제2열교환기(5)는 실내열교환기일 수 있다. 제2열교환기(5)가 실내열교환기일 경우, 히트 펌프는 제2열교환기(5)로 실내공기를 송풍하는 실내팬(미도시)을 더 포함할 수 있다. 그리고, 이 경우 후술하는 제2팽창밸브(6)는 제2열교환기(5) 및 실내팬과 함께 실내기에 설치될 수 있고, 이러한 실내기는 실내 공기를 쿨링운전시키거나 히팅운전시킬 수 있다. The
한편, 제2열교환기(5)는 물과 냉매를 열교환시킬 수 있고, 이 경우 제2열교환기(5)는 수냉매열교환기일 수 있다. 제2열교환기(5)가 수냉매열교환기일 경우, 히트 펌프는 제2열교환기(5)에 연결되 수배관을 더 포함할 수 있고, 히트 펌프는 수배관에 연결된 온수 수요처로 온수를 공급하는 급탕기로 기능할 수 있고, 수배관에 연결된 냉수 수요처로 냉수를 공급하는 칠러로 기능할 수 있다. Meanwhile, the
본 실시예는 제2열교환기(5)에 수배관(51)이 연결되어, 제2열교환기(5)가 냉매와 물을 열교환시키는 수냉매열교환기인 경우를 예로 들어 설명한다. This embodiment will be described as an example in the case where the
제2열교환기(5)에는 냉매가 통과하는 냉매유로(51)와, 물이 통과하는 물유로(52)가 형성될 수 있다. 냉매유로(51)를 통과하는 냉매와, 물유로(52)를 통과하는 물은 냉매유로(51)와 물유로(52)의 사이에 위치되는 전열부재를 통해 열교환할 수 있다. The
제2열교환기(5)의 냉매유로(51)는 절환밸브(7)와 제2열교환기 연결튜브(72)로 연결될 수 있다. The
제2열교환기 연결튜브(72)에는 히팅운전시, 절환밸브(7)에서 제2열교환기(5)로 유동되는 냉매의 압력(즉, 응축압 또는 고압)을 감지하는 고압센서(74)가 배치될 수 있다. The second heat
제2열교환기 연결튜브(72)에는 히팅운전시 제2열교환기(5)를 향해 유동되는 냉매의 온도를 감지하는 입구 온도센서(76)가 배치될 수 있다. An
그리고, 제2열교환기(5)의 냉매유로(51)는 제2팽창밸브(6)와 제2팽창밸브 연결튜브(54)로 연결될 수 있다. 제2팽창밸브 연결튜브(54)에는 히팅운전시, 제2열교환기(5)를 통과한 냉매의 온도를 감지하는 출구 온도센서(56)이 배치될 수 있다. In addition, the
한편, 제2열교환기(5)의 물 유로(52)에는 냉수 수요처나 온수 수요처의 물을 물 유로(52)로 안내하는 입수 배관(57)이 연결될 수 있다. On the other hand, the
입수배관(57)에는 물이 냉수 수요처나 온수 수요처와 물 유로(52)를 순환되게 펌핑시키는 수펌프(57A)가 설치될 수 있다. 입수배관(57)에는 입수배관(57)의 수압이 높을 경우, 압력을 해제시키는 릴리프 밸브(57B)가 연결될 수 있다. 입수배관(57)에는 입수배관(57)의 압력을 확인할 수 있는 압력 게이지(57C)가 연결될 수 있다. 입수배관(57)에는 팽창탱크(57D)가 연결될 수 있다. A
그리고, 제2열교환기(5)의 물 유로(52)에는 물 유로(52)를 통과한 물을 냉수 수요처나 온수 수요처로 안내하는 출수배관(58)이 연결될 수 있다. In addition, the
출수배관(58)는 출수배관(58) 내 에어를 외부로 배기시킬 수 있는 에어 벤트(58A)가 연결될 수 있다. The
컨트롤러(200, 도 4 참조)는 출구 온도센서(56)에 의해 감지된 온도와 입구 온도센서(76)에 의해 감지된 온도의 차를 이용하여 부하를 판단할 수 있고, 그에 The controller 200 (refer to FIG. 4) may determine a load using a difference between the temperature sensed by the
따라 압축기(1)의 입력 주파수를 가변할 수 있다. 그리고, 부하에 따라 수펌프(57A)를 제어할 수 있다.Accordingly, the input frequency of the
제2팽창밸브(6)는 제2열교환기(5)와 연결될 수 있다. 제2팽창밸브(6)는 쿨링운전시 제2열교환기(5)를 향해 유동되는 냉매를 팽창시킬 수 있는 개도로 개도 조절될 수 있고, 히팅운전시 풀오픈될 수 있다.The
제2팽창밸브(6)는 제2팽창밸브 연결튜브(54)에 의해 제2열교환기(5)의 제1유로(51)와 연결될 수 있다. 제2팽창밸브(5)는 그 개도(개방 정도)가 조절될 수 있는 EEV나 LEV 등의 전자 팽창밸브일 수 있다. The
제2팽창밸브(6)는 쿨링운전시 히트 펌프을 순환하는 냉매의 유량을 결정할 수 있는 반면에, 히팅운전시 풀오픈되므로, 히트 펌프를 순환하는 냉매의 유량 결정과 무관할 수 있다. The
제2팽창밸브(6)는 후술하는 제3열교환기(110)와 제2냉매튜브(64)(25)(66)로 연결될 수 있고, 이러한 제2냉매튜브는 제2팽창밸브(6)와 과냉각 튜브(25)를 연결하는 제1튜브(64)와, 과냉각 튜브(25)와, 과냉각 튜브(25)와 제3열교환기(110)의 제1유로(P1)를 연결하는 제2튜브(66)를 포함할 수 있다.The
한편, 본 실시예는 제2냉매튜브가 과냉각 튜브(25)를 포함하지 않고, 제2냉매튜브가 제3열교환기(100)의 제1유로(P1)와 제2팽창밸브(6)를 직접 연결하는 것도 가능함은 물론이다.Meanwhile, in the present embodiment, the second refrigerant tube does not include the supercooling
절환밸브(7)는 쿨링운전시 압축기(1)에서 압축된 냉매를 제1열교환기(2)로 안내하고, 히팅운전시 압축기(1)에서 압축된 냉매를 제2열교환기(5)로 안내할 수 있다. 절환밸브(7)는 쿨링운전과 히팅운전을 절환할 수 있는 쿨링/히팅 절환밸브일 수 있고, 그 일예로 적어도 하나의 사방밸브를 포함할 수 있다. 절환밸브(7)는 하나의 사방밸브로 구성될 수 있다.The switching
절환밸브(7)에는 석션 튜브(11)와, 디스챠지 튜브(12)가 각각 연결될 수 있다. 그리고, 절환밸브(7)는 제1열교환기(2)와 제1열교환기 연결튜브(71)로 연결될 수 있다. 절환밸브(7)는 제2열교환기(5)와 제2열교환기 연결튜브(72)로 연결될 수 있다. A
절환밸브(7)는 쿨링모드시, 디스챠지 튜브(12)에서 유동된 냉매를 제1열교환기 연결튜브(71)로 안내함과 아울러 제2열교환기 연결튜브(72)에서 유동된 냉매를 석션튜브(11)로 안내할 수 있다. The switching
절환밸브(7)는 히팅모드시, 디스챠지 튜브(11)에서 유동된 냉매를 제2열교환기 연결튜브(72)로 안내함과 아울러 제1열교환기 연결튜브(71)에서 유동된 냉매를 석션튜브(11)로 안내할 수 있다.The switching
본 실시예는 제1열교환기 또는 제2열교환기에서 응축된 냉매를 과냉시킬 수 있는 과냉각기(8)를 더 포함할 수 있다. This embodiment may further include a
과냉각기(8)는 제3열교환기(110), 바이패스 튜브(120), 인젝션 팽창밸브(130)와, 인젝션 튜브(140)를 포함할 수 있다. The
제3열교환기(110)는 제2팽창밸브(6) 및 제1팽창밸브(6) 각각과 연결된 제1유로(P1)와, 제1유로(P1)의 냉매와 열교환되는 냉매가 통과하는 제2유로(P2)가 형성될 수 있다. The
제1유로(P1)는 제1팽창밸브(2)와 제1냉매튜브(42)로 연결될 수 있고, 제2팽창밸브(6)와 제2냉매튜브(64)(25)(66)로 연결될 수 있다.The first flow path P1 may be connected to the
제2유로(P1)는 인젝션 팽창밸브(130)에 의해 팽창된 냉매가 통과하는 유로로서, 인젝션 팽창밸브(130)에 의해 팽창된 냉매는 제2유로(P1)를 통과하면서 제1유로(P1)를 통과하는 냉매와 열교환될 수 있다. The second flow path P1 is a flow path through which the refrigerant expanded by the
제3열교환기(110)는 히팅운전시, 제1유로(P1)를 통과하는 냉매를 과냉시킬 수 있는 과냉각 열교환기일 수 있다. The
바이패스 튜브(120)는 제2팽창밸브(6)와 제3열교환기(110) 사이(66)와 제2유로(P2)를 연결할 수 있다. The
바이패스 튜브(120)는 히팅운전시 제1냉매튜브(64)(25)(26)를 통과하는 냉매의 일부가 제1유로(P1)로 유입되지 않고 제2유로(P2)로 유입되게 안내하는 튜브로서, 바이패스 튜브(120)를 통과하는 냉매를 제1유로(P1)를 바이패스하여 제2유로(P2)와 인젝션 튜브(140)를 순차적으로 통과한 후 압축기(1)로 인젝션될 수 있다. The
바이패스 튜브(120)의 일단은 제1냉매튜브(64)(25)(66)에 연결될 수 있다. 제1냉매튜브(64)(25)(26)가 제1튜브(64), 과냉각튜브(25) 및 제2튜브(66)을 모두 포함할 경우, 바이패스 튜브(120)의 일단은 과냉각튜브(25)에 연결되지 않고, 제2튜브(66)에 연결될 수 있다. One end of the
바이패스 튜브(120)의 타단은 제2유로(P2)에 연결될 수 있다. The other end of the
인젝션 팽창밸브(130)는 바이패스 튜브(120)에 설치될 수 있다. 인젝션 팽창밸브(130)는 제1팽창밸브(4)와 제2팽창밸브(6) 사이를 유동하는 냉매의 일부를 팽창하여 압축기(1)로 인젝션할 수 있다. 인젝션 팽창밸브(130)는 히팅운전시 토출과열도와 압축기 현재 주파수와 응축온도에 따라 오픈되거나 클로즈될 수 있다. The
인젝션 팽창밸브(130)은 냉방시 클로즈될 수 있고, 난방시 후술하는 컨트롤러(200)에 의해 오픈되거나 클로즈될 수 있다. The
인젝션 팽창밸브(130)가 오픈되는 조건과 인젝션 팽창밸브(130)가 클로즈되는 조건에 대해서는 후술하여 상세히 설명한다. The conditions in which the
본 실시예의 인젝션 팽창밸브(130)는 오픈시, 현재 압축기 토출온도에 따라 그 개도가 증감될 수 있다. 인젝션 팽창밸브(130)의 개도는 압축기 토출온도가 과도하게 높을 경우, 증가될 수 있다. 압축기 토출온도가 과도하게 높을 때, 인젝션 팽창밸브(130)의 개도가 증가되면, 압축기(1)를 통과하는 냉매의 유량은 증대될 수 있고, 이 경우 압축기 토출온도가 낮아질 수 있다. When the
인젝션 튜브(140)는 제2유로(P2)와 압축기(1)를 연결할 수 있다. 인젝션 튜브(140)의 일단은 제2유로(P2)에 연결될 수 있다. 인젝션 튜브(140)의 타단은 압축기(1)에 제공된 인젝션 포트(1')에 연결될 수 있다.The
도 3은 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프의 제어 블록도이고, 도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프의 히팅 운전 방법이 도시된 순서도이다.FIG. 3 is a control block diagram of a heat pump according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of operating a heat pump according to an embodiment of the present invention.
히트 펌프는 히트 펌프의 동작을 제어하는 컨트롤러(200)을 포함할 수 있다. The heat pump may include a
히트 펌프는 압축기(1)로 흡입되는 냉매 유량이 적은 상태로 압축기(1)가 구동되면, 흡입과열도가 높게 형성되어 압축기(1)에서 토출된 냉매의 온도(이하, 현재 토출온도라 칭함)가 과도하게 상승될 수 있고, 이러한 현재 토출온도가 너무 높은 상태에서 압축기(1)가 계속 구동되면, 오일 등의 윤활유는 열화될 수 있고, 압축기(1)는 소손될 우려가 있다. When the
컨트롤러(200)는 현재 토출온도가 과도하게 상승될 경우, 압축기(1)로 통과하는 냉매의 유량을 증가시켜 주는 비상제어를 실시할 수 있다. The
컨트롤러(200)는 냉매의 유량을 증가시기 위해, 제1팽창밸브(4)의 개도를 증가시키는 것이 가능하고, 인젝션 팽창밸브(130)의 개도를 증가시키는 것이 가능하다. The
히팅운전시, 제1팽창밸브(4)의 개도를 증가시키면, 제1팽창밸브(4)와 제1열교환기(2) 및 절환밸브(7)를 통해 압축기(1)로 흡입되는 냉매의 유량은 증대될 수 있고, 현재 토출온도는 과도하게 높지 않게 낮아질 수 있다. During the heating operation, if the opening degree of the
히팅운전시, 인젝션 팽창밸브(130)의 개도를 증가시키면, 바이패스 배관(120)와, 인젝션 팽창밸브(130)와, 제2유로(P2) 및 인젝션 튜브(140)를 통해 압축기(1)로 흡입되는 냉매의 유량은 증대될 수 있고, 이 경우에도 제1팽창밸브(4)의 개도 증가와 같이, 현재 토출온도는 과도하게 높지 않게 낮아질 수 있다.During the heating operation, if the opening degree of the
히트 펌프가 제1팽창밸브(4)와, 인젝션 팽창밸브(130)를 모두 포함하고, 제1팽창밸브(4)와, 인젝션 팽창밸브(130) 모두 오픈일 때, 제1팽창밸브(4)의 개도가 증대되면, 바이패스 배관(120)와, 인젝션 팽창밸브(130)와, 제2유로(P2) 및 인젝션 튜브(140)를 통해 압축기(1)로 흡입되는 냉매의 유량이 감소될 수 있고, 오히려 가스 인젝션에 의한 현재 토출온도의 저감 효과는 미비할 수 있고, 현재 토출온도는 점차 상승될 수 있다. When the heat pump includes both the
즉, 히트 펌프가 제1팽창밸브(4)와, 인젝션 팽창밸브(130)를 모두 포함하고, 제1팽창밸브(4)와, 인젝션 팽창밸브(130) 모두 오픈인 상태일 경우에는 인젝션 팽창밸브(130)의 개도를 증가시켜 가스 인젝션에 의한 현재 토출온도의 저감 효과를 극대화화는 것이 바람직하다.That is, when the heat pump includes both the
한편, 인젝선 팽창밸브(130)가 클로즈일 경우에는 클로즈인 인젝선 팽창밸브(130)를 오픈 및 개도 증가시키지 않고, 제1팽창밸브(4)의 개도를 증가시키는 것이 바람직하다. On the other hand, if the injection
이를 위해 본 실시예의 컨트롤러(200)는 컨트롤러(10)는 히팅운전시, 현재 토출온도가 비상제어 돌입온도 이상이고, 인젝션 팽창밸브(130)가 오픈이면, 인젝션 팽창밸브(130)를 설정주기로 개도 증가시킬 수 있다.(S1)(S2)(S3)(S4)To this end, the
컨트롤러(10)는 히팅운전시, 현재토출온도가 비상제어 돌입온도 이상이고, 인젝션 팽창밸브(130)가 클로즈이면, 제1팽창밸브(4)를 설정주기로 개도 증가시킬 수 있다.(S1)(S2)(S3)(S5)The controller 10 may increase the opening degree of the
인젝션 팽창밸브(130)은 인젝션 팽창밸브(130)의 오픈 조건시, 오픈될 수 있고, 인젝션 팽창밸브(130)의 오픈 조건은 토출과열도가 제1설정과열도(예를 들면, 18℃) 이상 제1설정시간(예를 들면, 60초) 유지하고, 압축기 현재 주파수가 설정 주파수(예를 들면, 25Hz) 초과이며, 응축온도가 제1설정온도(53℃) 이하인 조건일 수 있다. The
이러한, 오픈 조건은 인젝션 팽창밸브(130)를 통한 가스 인젝션이 필요한 조건일 수 있고, 컨트롤러(200)는 토출과열도, 압축기 현재 주파수, 응축온도의 3개 인자가 모두 만족할 경우, 현재 히트 펌프가 인젝션 팽창밸브(130)의 오픈 조건인 것으로 판단할 수 있다.This, the open condition may be a condition that requires gas injection through the
고온센서(14)는 디스챠지 튜브(12)의 온도를 감지하여 컨트롤러(200)로 전송할 수 있고, 고압센서(74)는 제2열교환기 연결튜브(72)의 압력을 감지하여 컨트롤러(200)로 전송할 수 있다. The
고압센서(74)에서 감지된 응축압력에 의해 응축온도가 환산될 수 있고, 컨트롤러(200)는 압축기 토출온도와 응축온도의 차를 토출과열도로 연산할 수 있다.The condensation temperature may be converted by the condensing pressure detected by the
컨트롤러(200)는 제1설정시간(예를 들면, 60초) 동안 토출과열도가 제1설정과열도(예를 들면, 18℃) 이상 유지하고, 압축기(1)로 입력되고 있는 입력 주파수(즉, 현재 주파수)가 설정 주파수(예를 들면, 25Hz) 초과이고, 응축온도가 제1설정온도(53℃) 이하를 유지하면, 인젝션 팽창밸브(130)를 최소 개도(예를 들면, 40plus)로 오픈할 수 있다. The
컨트롤러(200)는 상기와 같이, 인젝션 팽창밸브(130)를 오픈시킨 상태에서, 히트 펌프를 히팅운전시킬 수 있고, 히팅운전의 도중에, 현재 토출온도가 비상제어 돌입온도 이상이면, 인젝션 팽창밸브(130)를 설정주기(예를 들면, 1분)로 설정개도(예를 들면, 10plus)씩 개도 증가시킬 수 있다. As described above, the
상기와 같이, 인젝션 팽창밸브(130)가 설정주기로 설정개도씩 개도가 증가될 경우, 인젝션 팽창밸브(130)를 통해 압축기(1)로 인젝션되는 가스의 유량은 점차 증가되고, 압축기(1)에는 다량의 가스가 인젝션되기 때문에, 압축기(1)의 토출온도가 점차 낮아질 수 있다. As described above, when the opening degree of the
히트 펌프는 상기와 같이 인젝선 팽창밸브(130)의 개도가 설정주기로 증가되는 도중에, 현재 토출온도가 비상제어 돌입온도 미만으로 낮아질 수 있고, 컨트롤러(200)는 인젝션 팽창밸브(130)의 개도를 설정주기로 증가시키는 제어를 중단하고, 인젝션 팽창밸브(130)의 현재 개도를 유지시킬 수 있다.(S6)(S2)In the heat pump, as described above, while the opening degree of the injection
한편, 컨트롤러(200)는 인젝션 팽창밸브(130)가 오픈인 상태에서, 토출과열도가 제2설정과열도(예를 들면, 15℃) 미만인 시간이 제2설정시간(예를 들면, 300초) 유지하거나 압축기 현재 주파수가 설정 주파수(예를 들면, 25Hz) 이하이거나, 토출과열도가 제3설정과열도(예를 들면, 10℃) 미만이거나, 응축온도가 제2설정온도(56℃) 이상이면, 인젝션 팽창밸브(130)를 클로즈할 수 있다.On the other hand, in the state where the
컨트롤러(200)는 인젝션 팽창밸브(130)가 오픈인 도중에, 토출과열도가 제2설정과열도(예를 들면, 15℃) 미만인 시간이 제2설정시간(예를 들면, 300초) 유지하는 제1클로즈 조건과, 압축기 현재 주파수가 설정 주파수(예를 들면, 25Hz) 이하인 제2클로즈 조건과, 토출과열도가 제3설정과열도(예를 들면, 10℃) 미만인 제3클로즈 조건과, 응축온도가 제2설정온도(예를 들면, 56℃) 이상인 제4클로즈 조건 중, 어느 하나의 클로즈조건이 만족되면, 인젝선 팽창밸브(130)를 즉시 클로즈시킬 수 있다. While the
여기서, 제2설정과열도(예를 들면, 15℃)는 제1설정과열도(예를 들면, 18℃) 보다 낮고, 제3설정과열도(예를 들면, 10℃) 보다 높게 설정된 과열도일 수 있다. Here, the second set superheat (for example, 15°C) is lower than the first set superheat (for example, 18°C), and the superheat degree set higher than the third set superheat (for example, 10°C). Can be
제2설정과열도(예를 들면, 15℃)는 히트 펌프가 과도하게 높지 않은 토출과열도를 유지 중인지 여부를 판단하기 위한 과열도의 기준일 수 있다.The second set superheat (for example, 15°C) may be a criterion for superheat to determine whether the heat pump is maintaining a discharge superheat that is not excessively high.
그리고, 제2설정시간(예를 들면, 300초)은 제1설정시간(예를 들면, 60초) 보다 길게 설정된 시간일 수 있다. 제2설정시간은 히트 펌프가 과도하게 높지 않은 토출과열도를 충분한 시간 동안 유지중인지 여부를 판단하기 위한 기준시간일 수 있다. In addition, the second set time (eg, 300 seconds) may be a time set longer than the first set time (eg, 60 seconds). The second set time may be a reference time for determining whether the heat pump is maintaining the discharge superheat not excessively high for a sufficient time.
컨트롤러(200)는 토출과열도가 제2설정시간(예를 들면, 300초)동안 제3설정과열도(예를 들면, 10℃) 이하로 내려가지 않았지만, 제2설정과열도(예를 들면, 15℃)를 유지하는 시간이 장시간 즉, 제2설정시간(예를 들면, 300초) 이상이면, 인젝선 팽창밸브(130)를 즉시 클로즈시킬 수 있다. The
한편, 컨트롤러(200)는 인젝션 팽창밸브(130)가 오픈인 도중에, 토출과열도가 제3설정과열도(예를 들면, 10℃) 이하로 내려가면, 제2설정과열도(예를 들면, 15℃) 및 제2설정시간(예를 들면, 300초)과 무관하게 인젝선 팽창밸브(130)를 즉시 클로즈시킬 수 있다. On the other hand, while the
그리고, 설정 주파수(예를 들면, 25Hz)는 현재 토출온도가 적정 토출온도 범위일 때의 압축기 입력 주파수일 수 있고, 컨트롤러(200)는 인젝션 팽창밸브(130)가 오픈인 도중에, 현재 주파수가 설정 주파수(예를 들면, 25Hz) 이하로 내려가면, 토출과열도 및 응축온도와 무관하게 인젝선 팽창밸브(130)를 즉시 클로즈시킬 수 있다.In addition, the set frequency (for example, 25 Hz) may be the compressor input frequency when the current discharge temperature is a suitable discharge temperature range, and the
그리고, 제2설정온도(예를 들면, 56℃)는 제1설정온도(예를 들면, 53℃) 보다 높게 설정된 온도일 수 있다. 제2설정온도(예를 들면, 56℃)는 현재 토출온도가 적정 토출온도 범위일 때의 응축온도일 수 있고, 컨트롤러(200)는 인젝션 팽창밸브(130)가 오픈인 도중에, 응축온도가 제2설정온도 이상으로 상승되면, 토출과열도 및 현재 주파수와 무관하게 인젝선 팽창밸브(130)를 즉시 클로즈시킬 수 있다.In addition, the second set temperature (eg, 56°C) may be a temperature set higher than the first set temperature (eg, 53°C). The second set temperature (for example, 56°C) may be the condensation temperature when the current discharge temperature is within the proper discharge temperature range, and the
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical spirits within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
1: 압축기 2: 제1열교환기
3: 실외팬 4: 제1팽창밸브
5: 제2열교환기 6: 제2팽창밸브
7: 절환밸브 110: 제3열교환기
120: 바이패스 튜브 130: 인젝션 팽창밸브
140: 인젝션 튜브 200: 컨트롤러
P1: 제1유로 P2: 제2유로1: Compressor 2: First heat exchanger
3: outdoor fan 4: first expansion valve
5: 2nd heat exchanger 6: 2nd expansion valve
7: Switching valve 110: Third heat exchanger
120: bypass tube 130: injection expansion valve
140: injection tube 200: controller
P1:
Claims (8)
제1열교환기와;
상기 제1열교환기로 실외공기를 송풍하는 실외팬과;
상기 제1열교환기와 연결된 제1팽창밸브와,
제2열교환기와;
상기 제2열교환기와 연결된 제2팽창밸브와;
쿨링운전시 상기 압축기에서 압축된 냉매를 제1열교환기로 안내하고, 히팅운전시 압축기에서 압축된 냉매를 제2열교환기로 안내하는 절환밸브와;
상기 제2팽창밸브와 제1팽창밸브 각각과 연결된 제1유로와 상기 제1유로의 냉매와 열교환되는 냉매가 통과하는 제2유로가 형성된 제3열교환기와;
상기 제2팽창밸브와 제3열교환기 사이와 상기 제2유로를 연결하는 바이패스 튜브와;
상기 바이패스 튜브에 설치된 인젝션 팽창밸브와;
상기 제2유로와 상기 압축기를 연결하는 인젝션 튜브와;
히팅운전시, 상기 인젝션 팽창밸브를 오픈시키거나 클로즈시키고, 현재토출온도가 비상제어 돌입온도 이상이고, 상기 인젝션 팽창밸브가 오픈이면, 상기 인젝션 팽창밸브를 설정주기로 개도 증가시키는 컨트롤러를 포함하고,
상기 컨트롤러는 토출과열도와 압축기 현재 주파수와 응축온도에 따라 상기 인젝션 팽창밸브를 오픈시키거나 클로즈시키는
히트 펌프. A compressor for compressing the refrigerant;
A first heat exchanger;
An outdoor fan for blowing outdoor air to the first heat exchanger;
A first expansion valve connected to the first heat exchanger,
A second heat exchanger;
A second expansion valve connected to the second heat exchanger;
A switching valve for guiding the refrigerant compressed by the compressor to the first heat exchanger during the cooling operation and guiding the refrigerant compressed by the compressor to the second heat exchanger during the heating operation;
A third heat exchanger formed with a first flow path connected to each of the second expansion valve and the first expansion valve and a second flow path through which a refrigerant heat-exchanged with the refrigerant in the first flow path passes;
A bypass tube connecting the second expansion valve and the third heat exchanger and the second flow path;
An injection expansion valve installed in the bypass tube;
An injection tube connecting the second flow path and the compressor;
When the heating operation, the controller opens or closes the injection expansion valve, and if the current discharge temperature is above the emergency control inrush temperature, and the injection expansion valve is open, a controller for increasing the opening degree of the injection expansion valve at a set cycle, and
The controller opens or closes the injection expansion valve according to the discharge superheat and the compressor's current frequency and condensation temperature.
Heat pump.
상기 컨트롤러는 히팅운전시, 현재토출온도가 비상제어 돌입온도 이상이고, 상기 인젝션 팽창밸브가 클로즈이면, 상기 제1팽창밸브를 설정주기로 개도 증가시키는 히트 펌프. According to claim 1,
The heat pump for increasing the opening of the first expansion valve at a set cycle when the current discharge temperature is greater than or equal to the emergency control inrush temperature during the heating operation and the injection expansion valve is closed.
상기 컨트롤러는 토출과열도가 제1설정과열도 이상 제1설정시간 유지하고, 압축기 현재 주파수가 설정 주파수 초과이며, 응축온도가 제1설정온도 이하이면, 인젝션 팽창밸브를 최소 개도로 오픈하는 히트 펌프.According to claim 1,
The controller is a heat pump that maintains the discharge superheat over the first set superheat and the first set time, and when the compressor current frequency exceeds the set frequency and the condensation temperature is below the first set temperature, opens the injection expansion valve to the minimum opening degree. .
상기 컨트롤러는 토출과열도가 제2설정과열도 미만인 시간이 제2설정시간 유지하거나 압축기 현재 주파수가 설정 주파수 이하이거나, 토출과열도가 제3설정과열도 미만이거나, 응축온도가 제2설정온도 이상이면, 인젝션 팽창밸브를 클로즈하는 히트 펌프. The method of claim 4,
The controller maintains the second set time when the discharge superheat is less than the second set superheat, or the current frequency of the compressor is less than the set frequency, the discharge superheat is less than the third set superheat, or the condensation temperature is greater than the second set temperature. The back side, heat pump to close the injection expansion valve.
상기 제2설정과열도는 제1설정과열도 보다 낮고, 제3설정과열도 보다 높은 히트 펌프. The method of claim 5,
The second set superheat is lower than the first set superheat, and the heat pump is higher than the third set superheat.
상기 제2설정시간은 상기 제1설정시간 보다 긴 히트 펌프.The method of claim 5,
The second set time is a heat pump longer than the first set time.
상기 제2설정온도는 상기 제1설정온도 보다 높은 히트 펌프.The method of claim 5,
The second set temperature is higher than the first set temperature heat pump.
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