KR20120053729A - 히트 펌프 - Google Patents

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KR20120053729A
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liquid refrigerant
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윤필현
박준성
사용철
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 히트 펌프는, 상 분리기 내의 액상 냉매의 양을 액상 냉매 감지수단을 통해 감지하고, 감지된 값에 따라 상기 팽창장치의 개도량을 증감시킴으로써, 상기 상 분리기 내의 기상 냉매와 액상 냉매의 비율을 적절하게 유지할 수 있다. 따라서, 인젝션되는 냉매에 액상 냉매가 유입되는 것을 최소화시켜, 압축기의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 상 분리기 내부에 액상 냉매의 비율이 설정 비율 이상으로 높아지는 것을 방지하여, 냉매 사이클을 순환하는 냉매 유량이 충분하게 유지됨으로써, 난방 성능을 확보할 수 있다. 또한, 상 분리기 내부에 액상 냉매의 양을 감지하기 위해 액면을 감지하는 레벨 센서를 사용함으로써, 상 분리기 내부에 액상 냉매의 비율을 보다 신속하고 정확하게 파악할 수 있는 이점이 있다.

Description

히트 펌프{Heat Pump}
본 발명은 히트 펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축기의 흡입측으로 기체 냉매를 인젝션하여, 난방 성능을 향상시킬 수 있는 히트 펌프에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 냉매를 압축, 응축, 팽창, 증발시키는 과정을 수행하여, 실내 공간을 냉방 또는 난방시키는 장치이다. 상기 공기조화기는 실외기에 1대의 실내기가 연결되는 통상적인 공기조화기와, 실외기에 복수개의 실내기가 연결되는 멀티 공기조화기로 구분된다. 상기 공기조화기는 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기를 포함한다. 상기 압축기에서 토출된 냉매는 상기 응축기에서 응축된 후, 상기 팽창밸브에서 팽창된다. 팽창된 냉매는 상기 증발기에서 증발된 후, 상기 압축기로 흡입된다.
냉방 운전과 난방 운전이 가능한 히트 펌프(Heat pump)의 경우, 냉방 운전시에 실외 열교환기가 압축기에서 토출된 고온 고압의 냉매를 실외 공기와 열교환시켜 액상의 냉매로 응축시키는 응축기 역할을 하고, 실내 열교환기는 증발기 역할을 한다. 한편, 상기 공기조화기의 난방운전시에는, 실외 열교환기가 실내 열교환기로부터 회수되는 기체와 액체의 혼합상태인 냉매를 실외 열교환기와 열교환시키며 기체 상태의 냉매로 증발시키는 증발기 역할을 하고, 실내 열교환기는 응축기 역할을 한다.
종래 기술에 따른 히트 펌프의 경우, 한파가 발생하여 실외 온도가 급격히 내려가는 경우나 한랭 지역과 같은 경우, 증발압력이 하락하여 압축기의 흡입밀도가 적어지고 난방에 필요한 질량 유량을 내기가 어려워짐으로써, 난방 성능이 매우 저하될 수 있다.
최근에는, 상기 응축기에서 나온 냉매 중 기상 냉매를 상기 압축기로 인젝션하여, 난방 성능을 향상시키고자 하고 있다.
EP 0 976 991 B1(2000.02.02)에는 응축기에서 나온 냉매를 기상 냉매와 액상 냉매로 분리하는 상분리기가 설치되고, 상분리기에서 분리된 기상 냉매를 압축기 내로 인젝션하는 냉매 사이클이 개시되어 있다. 상기 냉매 사이클은, 하나의 케이스에 두 개의 압축장치가 설치되어, 하나의 구동장치에 의해 함께 동작한다. 그리고, 중간압을 측정하기 위해 상기 상분리기 내에 온도센서나 압력센서를 설치하고, 상기 온도센서나 압력센서에서 감지된 값을 통해 컨트롤 유닛이 팽창밸브를 제어하는 내용이 개시되어 있다.
그러나, 상기 상분리기 내의 기체 상태의 냉매와 액체 상태의 냉매의 비율을 알 수 없는 문제점이 있다. 상기 상분리기 내부에서 기체 상태의 냉매와 액체 상태의 냉매의 비율을 적절하게 유지하지 못할 경우, 상기 상분리기 내부의 액상 냉매의 비율이 설정비율 이상으로 높으면, 냉매 사이클 상에 냉매 유량이 부족하여 성능이 저하될 뿐만 아니라, 인젝션되는 냉매에 액상 냉매가 유입되어 압축기의 손상을 초래할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 상 분리기 내의 냉매 중 기체 상태의 냉매와 액체 상태의 냉매의 비율을 용이하게 조절하여, 난방성능을 향상시킬 수 있는 히트 펌프를 제공하는 데 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 히트 펌프는, 복수의 압축기와, 상기 압축기에서 나온 냉매를 응축하는 응축기와, 상기 응축기에서 나온 냉매를 팽창하는 팽창장치와, 상기 팽창장치에서 팽창된 냉매를 증발하는 증발기와, 상기 팽창장치와 상기 증발기 사이에 배치되어, 상기 팽창장치에서 팽창된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리하는 상 분리기와, 상기 상분리기내 냉매 중 일부를 상기 복수의 압축기 사이로 주입되도록 안내하는 냉매 인젝션 유로와, 상기 상 분리기 내에 배치되어, 상기 상 분리기내의 액상 냉매의 양을 감지하는 액상 냉매 감지수단과, 상기 액상 냉매 감지수단에서 감지된 값에 따라 상기 팽창장치의 개도량을 제어하여, 상기 상 분리기 내의 기상 냉매와 액상 냉매의 비율을 조절하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 액상 냉매 감지수단은, 상기 상 분리기내의 액면을 감지하는 레벨 센서를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 상 분리기내의 액상 냉매의 높이가 설정값에 도달하면, 상기 팽창장치의 개도량을 줄이도록 제어한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 상 분리기내의 액상 냉매의 높이가 설정값 미만이면, 상기 팽창장치의 개도량을 늘리도록 제어한다.
본 발명에 있어서, 상기 레벨 센서는 복수개로 이루어지고, 복수의 레벨센서들이 상기 상분리기 내부에서 높이방향으로 소정간격 이격되게 배치된다.
본 발명에 있어서, 상기 복수의 압축기는, 상기 증발기를 통과한 냉매가 유입되어 압축되는 제 1압축기와, 상기 제 1압축기와 직렬로 연결되고, 상기 제 1압축기를 통과한 냉매와 상기 인젝션되는 냉매가 유입되어 압축되는 제 2압축기를 포함한다.
본 발명에 따른 히트 펌프는, 상 분리기 내의 액상 냉매의 양을 액상 냉매 감지수단을 통해 감지하고, 감지된 값에 따라 상기 팽창장치의 개도량을 증감시킴으로써, 상기 상 분리기 내의 기상 냉매와 액상 냉매의 비율을 적절하게 유지할 수 있다. 따라서, 인젝션되는 냉매에 액상 냉매가 유입되는 것을 최소화시켜, 압축기의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상 분리기 내부에 액상 냉매의 비율이 설정 비율 이상으로 높아지는 것을 방지하여, 냉매 사이클을 순환하는 냉매 유량이 충분하게 유지됨으로써, 난방 성능을 확보할 수 있다.
또한, 상 분리기 내부에 액상 냉매의 양을 감지하기 위해 액면을 감지하는 레벨 센서를 사용함으로써, 상 분리기 내부에 액상 냉매의 비율을 보다 신속하고 정확하게 파악할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 펌프에서 상 분리기 내의 액면이 낮은 경우가 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 펌프에서 상 분리기 내의 액면이 높은 경우가 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 펌프의 제어 구성이 도시된 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트 펌프의 구성이 도시된 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 펌프의 구성이 도시된 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 펌프에서 상 분리기 내의 액면이 낮은 경우가 도시된 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 펌프에서 상 분리기 내의 액면이 높은 경우가 도시된 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 펌프의 제어 구성이 도시된 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 펌프는, 냉매를 고온 고압의 상태로 압축하는 압축기(10)와, 상기 압축기(10)에서 나온 냉매를 응축시키는 응축기(20)와, 상기 응축기(20)에서 나온 냉매를 팽창시키는 팽창장치와, 상기 팽창장치에서 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기(30)를 포함한다. 본 실시예에 따른 히트 펌프는 난방시 사용되는 것으로, 실내에 설치된 실내 열교환기가 상기 응축기(20)역할을 하고, 실외에 설치된 실외 열교환기가 상기 증발기(30)역할을 하는 것으로 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 사방밸브(미도시)를 추가하여, 상기 히트 펌프가 냉난방에 모두 사용되는 것도 물론 가능하다.
상기 압축기(10)는 복수개로 구성될 수 있으며, 본 실시예에서는 2대의 압축기가 직렬로 연결된 것으로 한정하여 설명한다. 즉, 상기 압축기(10)는 제 1압축기(12)와, 상기 제 2압축기를 통과한 냉매와 후술하는 인젝션되는 냉매가 유입되어 압축되는 제 2압축기(14)로 구성될 수 있다. 상기 제 1압축기(12)는 1단 압축기이고, 상기 제 2압축기(14)는 2단 압축기다.
상기 팽창장치는, 상기 응축기(20)의 토출 유로측에 배치되어 상기 응축기(20)에서 나온 냉매를 교축하는 제 1팽창밸브(41)와, 상기 증발기(30)의 흡입 유로측에 배치되어, 상기 증발기(30)로 흡입되는 냉매를 교축하는 제 2팽창밸브(42)를 포함한다.
상기 히트 펌프는, 상기 응축기(20)와 상기 증발기(30)사이에 배치되어, 상기 응축기(20)에서 나온 냉매 중 일부가 상기 복수의 압축기(12)(14)사이로 주입되도록 안내하는 냉매 인젝션 유로(52)를 더 포함한다.
상기 냉매 인젝션 유로(52)는, 상기 응축기(20)와 상기 증발기(30)사이를 연결하는 냉매 유로(21)에서 분기되어, 상기 제 1압축기(12)와 상기 제 2압축기(14) 사이로 연결된다.
상기 히트 펌프는, 상기 냉매 인젝션 유로(52)상에 배치되어, 상기 제 1팽창밸브(41)를 통과한 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리하는 상 분리기(50)를 더 포함한다.
상기 상 분리기(50)는 상기 제 1팽창밸브(41)를 통과한 냉매를 액상 냉매와 기상냉매로 분리하여, 기상 냉매가 상기 냉매 인젝션 유로(52)를 통해 인젝션될 수 있도록 한다.
상기 상 분리기(50)는 상기 냉매 유로(21)에서 상기 냉매 인젝션 유로(52)가 분기되는 지점에 배치될 수 있다.
상기 상 분리기(50)의 내측 하부에는 액상 냉매가 일시 저장되고, 상기 상 분리기(50)의 내측 상부에는 기상 냉매가 일시 저장될 수 있다.
상기 냉매 인젝션 유로(52)는 상기 상 분리기(50)의 상부 일측에 연결되어, 기상 냉매의 토출을 안내할 수 있다.
상기 상 분리기(50)의 내부에는 상기 상 분리기(50)내의 액상 냉매의 양을 감지하는 액상 냉매 감지수단이 배치될 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 액상 냉매 감지수단은 상기 상 분리기(50)내의 액면을 감지할 수 있는 레벨 센서(60)를 사용하는 것으로 설명한다. 상기 레벨 센서(60)는 상기 상 분리기(50)내의 액체 상태의 냉매와의 접촉 등을 통해 상기 액체 상태의 냉매의 증감을 신속하게 확인할 수 있다. 즉, 상기 상 분리기(50)내에 액체 상태의 냉매가 증가할 경우, 상기 상 분리기(50)내의 액면 높이가 증가하게 되고, 설정값에 도달하면 상기 레벨 센서(60)가 감지할 수 있다. 상기 상 분리기(50)내의 액면 증감을 직접적으로 감지할 수 있기 때문에, 액상 냉매의 증감을 보다 신속하고 정확하게 확인할 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 레벨 센서(60)는 한 개가 설치된 것으로 설명하고, 상기 레벨 센서(60)의 설치 위치는 실험 등에 의해 미리 설정된 액면 높이를 고려하여 배치될 수 있다.
상기 히트 펌프는, 상기 레벨 센서(60)에서 감지된 값에 따라 상기 제 1팽창 밸브(41)의 개도량을 제어하는 제어부(70)를 더 포함한다.
상기 제어부(70)는 상기 레벨 센서(60)에서 감지된 값에 따라 상기 상 분리기(50)내의 기상 냉매와 액상 냉매의 비율을 판단한다. 상기 제어부(70)는 상기 상 분리기(50)내의 액상 냉매의 비율이 미리 설정된 설정 범위를 벗어날 경우, 상기 제 1팽창 밸브(41)의 개도량을 조절하여 상기 상 분리기(50)내로 유입되는 냉매의 양을 조절함으로써, 상기 상 분리기(50)내의 기상 냉매와 액상 냉매의 비율을 조절할 수 있다.
상기 제어부(70)는 상기 상 분리기(50)내의 액상 냉매의 높이가 설정값에 도달하면, 상기 제 1팽창밸브(41)의 개도량을 줄이도록 제어할 수 있다. 상기 설정값은 상기 레벨 센서(60)가 설치된 높이에 해당할 수 있다. 즉, 상기 상 분리기(50)내의 액상 냉매의 비율이 증가하면, 액상 냉매의 높이가 상기 레벨 센서(60)의 설치 높이에 도달하여 상기 레벨 센서(60)에서 액상 냉매를 감지할 수 있다. 상기 레벨 센서(60)에서 액상 냉매를 감지하고, 감지신호가 상기 제어부(70)로 전송되면, 상기 제어부(70)는 상기 상 분리기(50)내의 액상 냉매의 높이가 설정값에 도달하였다고 판단하다. 따라서, 상기 레벨 센서(60)의 설치 높이는 실험 등에 의해 미리 설정되고, 상기 레벨 센서(60)는 적절한 액상 냉매의 높이보다 높게 설치된다.
한편, 상기 제어부(70)는 상기 상 분리기(50)내의 액상 냉매의 높이가 설정값 미만이면, 상기 제 1팽창밸브(41)의 개도량을 늘리도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(70)는 상기 압축기(10)의 구동과 상기 제 2팽창밸브(42)의 개도량 등을 제어할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 작동을 살펴보면, 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 상기 제 1압축기(12)에서 1단 압축된 냉매는 상기 제 2압축기(14)로 흡입된다.
이 때, 상기 제 1압축기(12)에서 나온 냉매는 상기 냉매 인젝션 유로(52)를 통해 인젝션되는 냉매와 함께 상기 제 2압축기(14)로 흡입되어 압축된다.
상기 냉매 인젝션 유로(52)를 통해 기상 냉매가 인젝션되어, 상기 제 1압축기(12)와 상기 제 2압축기(14)의 압축일을 저감시킬 수 있고, 상기 응축기(20)로 가는 냉매 유량이 증가되어 난방 능력이 향상될 수 있다.
상기 제 2압축기(14)에서 압축된 냉매는 상기 응축기(20)를 통과하면서 응축된다.
상기 응축기(20)에서 응축된 냉매는 상기 제 1팽창밸브(41)를 통과하면서 팽창되어 압력이 내려간 후 상기 상 분리기(50)로 유입된다.
상기 상 분리기(50)로 유입된 냉매는 기체 상태와 액체 상태가 혼합된 냉매이며, 상기 상 분리기(50)에서 기상 냉매와 액상 냉매가 분리된다.
상기 상 분리기(50)에서 분리된 기상 냉매는 상기 냉매 인젝션 유로(52)를 통해 상기 제 2압축기(14)의 흡입측으로 인젝션된다.
상기 상 분리기(50)에서 분리된 액상 냉매는 상기 제 2팽창밸브(42)를 통과한 후 상기 증발기(30)로 유입된다.
상기 증발기(30)로 유입된 냉매는 상기 증발기(30)를 통과하면서 기체 상태로 증발된 후, 상기 제 1압축기(12)로 흡입된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 상 분리기(50)내의 액면이 상기 레벨 센서(60)보다 낮은 경우, 상기 제어부(70)는 상기 상 분리기(50)내의 액상 냉매의 비율이 낮다고 판단할 수 있다.
따라서, 상기 제어부(70)는 상기 제 1팽창밸브(41)의 개도량을 늘림으로써, 상기 상 분리기(50)내의 액상 냉매의 비율을 높일 수 있다.
상기 제 1팽창밸브(41)의 개도량이 증가함에 따라 상기 상 분리기(50)내의 액면 높이는 점차 증가한다.
상기 상 분리기(50)내의 액면 높이가 점차 증가하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 상 분리기(50)내의 액면이 상기 레벨 센서(60)에 도달하게 되면, 상기 레벨 센서(60)에서는 상기 상 분리기(50)내의 액면을 감지하고, 감지 신호를 상기 제어부(70)로 전송한다.
상기 제어부(70)는, 상기 상 분리기(50)내의 액상 냉매의 비율이 설정값에 도달하였다고 판단한다. 상기 상 분리기(50)내의 액상 냉매의 비율이 설정값 이상으로 높아지면, 상기 히트 펌프의 냉매 사이클을 순환하는 냉매량이 부족하게 되어 난방 성능이 저하될 수 있다. 또한, 상기 상 분리기(50)내의 액상 냉매의 비율이 설정값 이상으로 높아지면, 상기 냉매 인젝션 유로(52)에 액상 냉매가 유입될 수 있으며, 액상 냉매를 포함한 냉매가 인젝션될 경우 상기 압축기(10)의 손상 등을 발생시킬 수 있다.
따라서, 상기 제어부(70)는 상기 상 분리기(50)내의 액상 냉매의 비율이 설정값에 도달하면, 상기 제 1팽창밸브(41)의 개도량을 줄이도록 제어한다.
상기 제 1팽창밸브(41)의 개도량을 줄이면, 상기 상 분리기(50)로 유입되는 냉매의 양이 감소되어, 상기 상 분리기(50)내의 액상 냉매의 비율은 낮아지고, 기상 냉매의 비율은 높아질 수 있다.
상기 상 분리기(50)내의 기상 냉매의 비율이 높아짐에 따라, 상기 냉매 인젝션 유로(52)를 통해 액상 냉매가 유입되는 현상이 방지될 수 있다.
또한, 상기 상 분리기(50) 내부에 액상 냉매의 비율이 설정 비율 이상으로 높아지는 것을 방지하여, 냉매 사이클 내 순환하는 냉매량이 부족하게 되는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 냉매 사이클을 순환하는 냉매 유량이 충분하게 유지됨으로써, 난방 성능을 확보할 수 있다.
상기와 같이, 상기 상 분리기(50)내의 액면을 감지할 수 있는 상기 레벨 센서(60)가 설치됨으로써, 상기 상 분리기(50)내의 액상 냉매의 비율을 보다 신속하고 정확하게 감지할 수 있다. 또한, 상기 레벨 센서(60)에서 감지된 신호에 따라 상기 제 1팽창밸브(41)의 개도량을 제어하여, 상기 상 분리기(50)로 유입된 냉매량을 조절함으로써, 상기 상 분리기(50)내의 액상 냉매와 기상 냉매의 비율을 용이하게 조절할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트 펌프의 구성이 도시된 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트 펌프는, 상 분리기(50)내에 레벨 센서가 설치되고, 상기 레벨 센서는 높이방향으로 서로 소정간격 이격되게 배치된 제 1레벨 센서(100)와 제 2레벨 센서(101)를 포함하는 것 이외의 구성 및 작용은 상기 일 실시예와 동일하므로, 동일 구성에 대해 동일 부호를 사용하고 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.
상기 상 분리기(50)내에 상기 제 1레벨 센서(100)와, 상기 제 1레벨 센서(100)보다 높은 위치에 상기 제 2레벨 센서(101)가 설치된다.
상기 제어부(70)는, 상기 상 분리기(50)내의 액면 높이가 상기 제 1레벨 센서(100)보다 낮다고 판단되면, 상기 제 1팽창밸브(41)의 개도량을 미리 설정된 제 1설정값만큼 증가시킬 수 있다.
이후, 상기 상 분리기(50)내의 액면 높이가 점차 증가하여, 상기 제 1레벨 센서(100)에서 액면 감지 신호가 전송되면, 상기 제어부(70)는 상기 제 1팽창밸브(41)의 개도량을 상기 제 1설정값보다 작은 제 2설정값만큼 증가시킬 수 있다.
한편, 상기 제어부(70)는, 상기 제 2레벨 센서(101)에서 액면 감지 신호가 전송되면, 상기 상 분리기(50)내의 액면이 높다고 판단하여, 상기 제 1팽창밸브(41)의 개도량을 줄여, 액상 냉매의 비율을 낮추고 기상 냉매의 비율을 높일 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는, 상기 제 1레벨 센서(100)와 제 2레벨 센서(101)가 서로 다른 높이에 설치됨으로써, 상기 상 분리기(50)내의 액면 높이를 보다 세분화하여 감지할 수 있다. 그리고, 상기 상 분리기(50)내의 액면 높이에 따라 상기 제 1팽창밸브(41)의 개도량을 다르게 증감함으로써, 상기 상 분리기(50)내의 액상 냉매와 기상 냉매의 비율을 보다 정밀하게 조절할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 펌프의 구성이 도시된 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 펌프는, 상 분리기(50)내에 레벨 센서가 설치되고, 상기 레벨 센서는 높이방향으로 서로 소정간격 이격되게 배치된 제 1레벨 센서(110)와 제 2레벨 센서(111), 제 3레벨 센서(112)를 포함하는 것 이외의 구성 및 작용은 상기 일 실시예와 동일하므로, 동일 구성에 대해 동일 부호를 사용하고 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 히트 펌프는, 제 1레벨 센서(110)와, 상기 제 1레벨 센서(110)보다 높은 위치에 설치된 제 2레벨 센서(111)와, 상기 제 2레벨 센서(111)보다 높게 설치된 제 3레벨 센서(112)가 설치된다.
상기 제 1레벨 센서(110)는 상기 상 분리기(50)내에서 액상 냉매가 미리 설정된 최저 한계값에 도달하지는 여부를 감지할 수 있으며, 상기 제 3레벨 센서(112)는 상기 상 분리기(50)내에서 액상 냉매가 미리 설정된 최고 한계값에 도달하는지 여부를 감지할 수 있다.
상기 제 1,2,3레벨 센서(110)(111)(112)의 각 설치 높이는 상기 상 분리기(50)내의 액상 냉매와 기상 냉매의 최적 비율 등을 고려하고, 실험 등에 의해 미리 설정된다.
상기 제 1,2,3레벨 센서(110)(111)(112)가 서로 다른 높이에 설치되어, 상기 상 분리기(50)내의 액면 높이를 보다 세분화하여 감지할 수 있다.
또한, 상기 제어부(70)는 상기 제 1,2,3레벨 센서(110)(111)(112) 각각에서 감지된 신호를 조합하고, 상기 상 분리기(50)내의 액면 높이에 따라 상기 제 1팽창밸브(41)의 개도량을 다르게 증감함으로써, 상기 상 분리기(50)내의 액상 냉매와 기상 냉매의 비율을 보다 정밀하게 조절할 수 있다.
10: 압축기 20: 응축기
30: 증발기 41: 제 1팽창밸브
50: 상 분리기 52: 냉매 인젝션 유로
60: 레벨 센서

Claims (6)

  1. 복수의 압축기와;
    상기 압축기에서 나온 냉매를 응축하는 응축기와;
    상기 응축기에서 나온 냉매를 팽창하는 팽창장치와;
    상기 팽창장치에서 팽창된 냉매를 증발하는 증발기와;
    상기 팽창장치와 상기 증발기 사이에 배치되어, 상기 팽창장치에서 팽창된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리하는 상 분리기와;
    상기 상분리기내 냉매 중 일부를 상기 복수의 압축기 사이로 주입되도록 안내하는 냉매 인젝션 유로와;
    상기 상 분리기 내에 배치되어, 상기 상 분리기내의 액상 냉매의 양을 감지하는 액상 냉매 감지수단과;
    상기 액상 냉매 감지수단에서 감지된 값에 따라 상기 팽창장치의 개도량을 제어하여, 상기 상 분리기 내의 기상 냉매와 액상 냉매의 비율을 조절하는 제어부를 포함하는 히트 펌프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 액상 냉매 감지수단은,
    상기 상 분리기내의 액면을 감지하는 레벨 센서를 포함하는 히트 펌프.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 상 분리기내의 액상 냉매의 높이가 설정값에 도달하면, 상기 팽창장치의 개도량을 줄이도록 제어하는 히트 펌프.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 상 분리기내의 액상 냉매의 높이가 설정값 미만이면, 상기 팽창장치의 개도량을 늘리도록 제어하는 히트 펌프.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 레벨 센서는 복수개로 이루어지고, 복수의 레벨센서들이 상기 상분리기 내부에서 높이방향으로 소정간격 이격되게 배치된 히트 펌프.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 압축기는,
    상기 증발기를 통과한 냉매가 유입되어 압축되는 제 1압축기와,
    상기 제 1압축기와 직렬로 연결되고, 상기 제 1압축기를 통과한 냉매와 상기 인젝션되는 냉매가 유입되어 압축되는 제 2압축기를 포함하는 히트 펌프.
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