KR20170127667A - condensing pressure control system for heatpump - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a condensation pressure control system, and an object of the present invention is to provide a system for reducing power of a compressor by controlling condensation pressure of a refrigeration system. According to the present invention, a compressor outlet temperature sensor (70), a condensation pressure sensor (60), a condensation temperature sensor (71), an evaporation pressure sensor (61), and an evaporation temperature sensor (72) are additionally attached to a compressor (1), a condenser (2), an inflation side (4), and an evaporator (3) that are a conventional refrigeration air conditioning cycle. In a situation where the outside air temperature fluctuates irregularly throughout the year and day, a condenser fan is controlled by a condensation pressure calculated on a basis of an evaporator pressure or an inflation side to reduce a required power of the compressor (1).

Description

히트펌프용 응축 압력 제어 시스템{condensing pressure control system for heatpump}[0001] The present invention relates to a condensing pressure control system for a heat pump,

종래의 응축 압력 제어 방법은 다음과 같다.The conventional condensation pressure control method is as follows.

도6은 압축기(1), 응축기(2), 팽창변(4), 증발기(3) 및 응축기 팬 모터(5)로 구성된 냉동 시스템으로서, 증발기(3)의 냉각물체가 냉각수 형태이면 냉동 시스템이고, 공기이면 에어컨디셔너 형태 등으로 응용 될 수 있는 가장 보편 적인 냉동 시스템으로서 널리 사용되어지고 있는 형태로서, 동절기 또는 외기온도가 낮은 기상 조건 또는 부분 부하 운전에서 응축 압력을 일정(constant) 압력(예, On : 17 bar, off : 15 bar)으로 설정하여 제어(On-off, 속도 제어 또는 인버터등)함으로서 팽창변(4)의 냉동 용량(팽창변의 냉매 통과 유량)을 만족 시키는 형태의 응축 압력 제어 시스템으로 운전 되어 지고 있다. 6 is a refrigerating system composed of a compressor 1, a condenser 2, an inflation side 4, an evaporator 3 and a condenser fan motor 5, in which a cooling object of the evaporator 3 is a cooling system, It is widely used as the most common refrigeration system that can be applied in the form of an air conditioner or the like. It is a type of condensing pressure which is constant at a constant pressure (for example, On: (The flow rate of the refrigerant passing through the expansion valve) of the expansion valve 4 by controlling (on-off, speed control, inverter, etc.) ought.

그러나 종래의 응축압력 시스템은 증발기(3)의 압력, 외기온도 및 팽창변(4)의 성능에 관계없이 연중 일정 압력 이상으로 제어함으로서 압축기(1)의 소요 동력이 증가 하고, 압축기(1)의 토출 온도가 상승 하는 단점이 있다. However, in the conventional condensation pressure system, regardless of the pressure of the evaporator 3, the temperature of the outside air, and the performance of the expansion valve 4, the required power of the compressor 1 is increased, There is a drawback that the temperature rises.

종래의 응축 압력 제어 방법은 다음과 같다.The conventional condensation pressure control method is as follows.

도6은 압축기(1), 응축기(2), 팽창변(4), 증발기(3) 및 응축기 팬 모터(5)로 구성된 냉동 시스템으로서, 증발기(3)의 냉각물체가 냉각수 형태이면 냉동 시스템이고, 공기이면 에어컨디셔너 형태 등으로 응용 될 수 있는 가장 보편 적인 냉동 시스템으로서 널리 사용되어지고 있는 형태로서, 동절기 또는 외기온도가 낮은 기상 조건 또는 부분 부하 운전에서 응축 압력을 일정(constant) 압력(예, On : 17 bar, off : 15 bar)으로 설정하여 제어(On-off, 속도 제어 또는 인버터등)함으로서 팽창변(4)의 냉동 용량(팽창변의 냉매 통과 유량)을 만족 시키는 형태의 응축 압력 제어 시스템으로 운전 되어 지고 있다. 6 is a refrigerating system composed of a compressor 1, a condenser 2, an inflation side 4, an evaporator 3 and a condenser fan motor 5, in which a cooling object of the evaporator 3 is a cooling system, It is widely used as the most common refrigeration system that can be applied in the form of an air conditioner or the like. It is a type of condensing pressure which is constant at a constant pressure (for example, On: (The flow rate of the refrigerant passing through the expansion valve) of the expansion valve 4 by controlling (on-off, speed control, inverter, etc.) ought.

그러나 종래의 응축압력 시스템은 증발기(3)의 압력, 외기온도 및 팽창변(4)의 성능에 관계없이 연중 일정 압력 이상으로 제어함으로서 압축기(1)의 소요 동력이 증가 하고, 압축기(1)의 토출 온도가 상승 하는 단점이 있다. However, in the conventional condensation pressure system, regardless of the pressure of the evaporator 3, the temperature of the outside air, and the performance of the expansion valve 4, the required power of the compressor 1 is increased, There is a drawback that the temperature rises.

본 발명은 가변(variable) 응축 압력 제어 시스템을 이용 하여, 동절기 또는 외기온도가 낮은 기상 조건 또는 부분 부하 운전에서 응축 압력을 가변 적으로 제어(On-off, 속도 제어 또는 인버터등)함으로서 팽창변(4)이 전체 냉동 시스템의 냉매 유량을 만족 시키는 형태의 응축 압력 제어 시스템을 제공 하는데 그 목적이 있다.The present invention uses a variable condensation pressure control system to variably control the condensation pressure (on-off, speed control, inverter, or the like) in a gas phase condition or a partial load operation in which the temperature is low in winter or outside temperature, ) Of the total refrigerant system satisfies the refrigerant flow rate of the entire refrigeration system.

본 발명은 응축압 센서(60, 61) 및 온도 센서(70, 71, 72, 73, 74, 75)를 기존의 냉동 시스템인 압축기(1), 응축기(2), 팽창변(4) 및 증발기(3)에 추가로 부착한 형태로서, 동절기 또는 외기온도가 낮은 기상 조건 또는 부분 부하 운전에서 응축 압력을 1) 증발 압력을 기준으로 설정 하거나, 2) 팽창변(4)의 성능 기준으로 가변 응축 압력(variable condensing pressure) 설 정치로 응축기 팬(5)을 제어(On-off, 속도 제어 또는 인버터등)함으로서 팽창변(4)이 전체 냉동 시스템의 냉매 유량을 만족 시키는 형태의 제어함으로서 압축기(1)의 소비 동력을 연중(Year) 및 일중(Day) 대폭적인 소비동력을 절감하는 특징이 있다. The present invention is characterized in that the condensing pressure sensors 60 and 61 and the temperature sensors 70, 71, 72, 73, 74 and 75 are connected to the compressor 1, the condenser 2, the inflation valve 4 and the evaporator 3), the condensation pressure is set on the basis of 1) the evaporation pressure as a reference in the vapor phase or the partial load operation in which the temperature is low in winter or outside temperature, or 2) the variable condensation pressure (1) is controlled such that the expansion valve (4) satisfies the refrigerant flow rate of the entire refrigeration system by controlling the condenser fan (5) by controlling the variable condensing pressure (On-off, It has the feature to reduce the power consumption of the year and the day drastically.

본 발명의 냉동 시스템의 응축기(2)의 응축 압력을 연중 일정 설 정치로 제어 하지 않고 증발기(3)의 증발 압력 및 팽창변 기준으로 제어함으로서 냉동 시스템의 응축 압력을 보다 낮게 제어 할 수 있고, 팽창변 입구의 냉매의 과냉각도(subcooling)를 보다 크게 하여서 냉각능력을 향상 시킬 수 있으며, 낮은 응축압력으로 인한 압축기(1)의 소비 동력을 절감 할 수 있고, 압축기(1)의 냉매 가스 토출온도를 낮게 하므로 냉동 오일의 탄화를 방지 하고, 압축기(1)의 저 부하 운전으로 소손을 방지 할 수 있는 이점이 있다.It is possible to control the condensation pressure of the refrigeration system to be lower by controlling the condensation pressure of the condenser 2 of the refrigeration system of the present invention at the evaporation pressure and expansion standard of the evaporator 3 without controlling the condensation pressure of the condenser 2 during the year at a constant setting value, The subcooling degree of the refrigerant of the compressor 1 can be increased to improve the cooling ability, the consumption power of the compressor 1 due to the low condensation pressure can be reduced, and the refrigerant gas discharge temperature of the compressor 1 can be lowered There is an advantage that carbonization of the refrigerating oil can be prevented and burning can be prevented by the low-load operation of the compressor 1.

도 1은 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 계통도를 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 제어 계통도를 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 증발압력 기준 제어 로직을 나타낸 도면
도 4는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 팽창변 기준 제어 로직을 나타낸 도면
도 5는 본 발명에 따른 냉동 공조시스템의 사이클 선도를 나타낸 도면
도 6은 본 발명에 따른 냉동 공조시스템의 시간-압력 선도를 나타낸 도면
도 7은 본 발명에 따른 냉동 공조시스템의 압력-소비 동력을 나타낸 도면
도 8은 종래의 시스템의 실례의 계통도를 나타낸 도면1 is a schematic diagram of a heat pump system according to the present invention;
2 is a view showing a control system diagram of a heat pump system according to the present invention;
3 is a diagram illustrating the evaporative pressure reference control logic of the heat pump system according to the present invention;
4 is a diagram illustrating the inflation tempo control logic of the heat pump system according to the present invention;
5 is a diagram showing a cycle diagram of a refrigeration and air conditioning system according to the present invention;
6 is a time-pressure diagram of the refrigeration and air-conditioning system according to the present invention;
7 is a view showing the pressure-consumption power of the refrigeration and air-conditioning system according to the present invention
8 is a schematic diagram of an example of a conventional system;

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 냉동 시스템은, 냉매 가스를 고온고압의 상태로 압축하여 배출하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 고온고압 상태의 액상 냉매를 저압상태의 액상냉매로 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 피 냉각물체와 열 교환에 의하여 냉동효과를 달성하면서 증발하여 저온저압의 기상의 냉매 가스를 압축기로 복귀시키는 증발기를 포함하여 이루어지는 냉동 시스템에 있어서,In order to achieve the above object, a refrigeration system according to the present invention comprises: a compressor for compressing and discharging a refrigerant gas in a high-temperature and high-pressure state; a condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor in a liquid phase; An expansion valve for expanding the liquid refrigerant in a high pressure state to a liquid refrigerant in a low pressure state and evaporation while achieving a refrigerating effect by heat exchange with the object to be cooled using the latent heat of evaporation of the refrigerant while evaporating the refrigerant expanded in the expansion valve And an evaporator for returning the gaseous refrigerant gas at low temperature and low pressure to the compressor,

상기 압축기(1), 응축기(2), 증발기(3), 팽창변(4)로 이루 어지는 냉동 시스템;A refrigeration system comprising the compressor (1), the condenser (2), the evaporator (3), and the inflation side (4);

응축압력 센서(60, 61), 온도 센서(70, 71, 72, 73, 74, 75) 및 제어 장치(100)로 이루어지는 가변 응축압력 제어 시스템을 특징으로 한다.A variable condensing pressure control system comprising condensation pressure sensors 60 and 61, temperature sensors 70, 71, 72, 73, 74 and 75 and a control device 100.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거하여 바람직한 실시 예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. The features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventors should appropriately interpret the concepts of terms in order to describe their invention in the best way. It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.

이하, 본 발명에 의한 응축 압력 제어 시스템을 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.Hereinafter, a condensation pressure control system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명에 따른 냉동 시스템의 계통도를 나타낸 사이클 도면 이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cycle diagram showing a system diagram of a refrigeration system according to the present invention; FIG.

참조부호 (1)는 압축기로서, 냉매가스를 흡입하여 고온고압으로 압축하여 배출하기 위한 것으로서, 그 사용목적에 따라 왕복동식, 크랭크식, 사판식, 워블 플레이트식, 로터리식, 스크롤식 등 다양한 형태의 압축기가 적용될 수 있다. Reference numeral 1 denotes a compressor for sucking a refrigerant gas and compressing the refrigerant gas at a high temperature and a high pressure. The compressor 1 may be of various types such as reciprocating type, crank type, swash plate type, wobble plate type, rotary type, May be applied.

이때, 응축기(2)에서 압축기(1)에서 압축되어 배출되는 냉매가스를 방열시킴으로써 고온고압의 액상 냉매로 응축하도록 되어 있다. 여기서는 구체적으로 도시하지 않았으나, 상기 응축기(2)는 공기 열교환기인 경우에는 인입 헤더 및 출구헤더, 상기 인입/출구 헤더들을 연결하여 이들이 서로 통하도록 함으로써 소정의 유로를 형성하는 다수의 튜브와, 그리고 상기 튜브들 사이에 적층되는 코르게이트형 전열 핀을 가진 통상적인 형태의 것이 적용될 수 있다. 따라서 냉각 팬에 의하여 송풍되는 공기는 튜브들 사이의 전열 핀들을 거치게 되고 이 과정에서 응축기 내부를 유동하는 냉매가 송풍 공기에 열량을 빼앗겨 냉매의 응축작용이 수행된다. At this time, the refrigerant gas compressed and discharged by the compressor 1 in the condenser 2 is radiated to condense into liquid refrigerant of high temperature and high pressure. Although not shown in detail here, the condenser 2 includes an inlet header and an outlet header in the case of an air heat exchanger, a plurality of tubes connecting the inlet / outlet headers to each other to form a predetermined flow path therebetween, A conventional type having a corrugated heat transfer fin laminated between tubes can be applied. Therefore, the air blown by the cooling fan passes through the heat transfer fins between the tubes, and in this process, the refrigerant flowing in the condenser loses heat to the blowing air and the refrigerant condenses.

또한, 상기 응축기(2)가 유체(물, 브라인등) 열교환기인 경우에는 판형 열교환기, 셀앤튜브 열교환기, 나관식 및 이중관식 열교환기 형태로서 열교환기 내부의 유체에 열량을 빼앗겨 열량을 빼앗겨 냉매의 응축작용이 수행된다. When the condenser 2 is a fluid heat exchanger such as a water or a brine heat exchanger, heat is absorbed by the fluid inside the heat exchanger in the form of a plate heat exchanger, a cell-and-tube heat exchanger, a pipe- Condensation is performed.

한편, 압축기(1)의 입구 라인 쪽에는 후술하는 팽창밸브(4)로부터 유입되는 냉매를 증발시킴으로써 이때의 증발잠열을 이용하여 피 냉각물체 와 냉매를 열 교환시켜 냉동효과를 달성하는 증발기(3)가 연결된다. On the other hand, an evaporator 3 for evaporating a refrigerant introduced from an expansion valve 4, which will be described later, to heat-exchange the object to be cooled and the refrigerant by using the latent heat of evaporation at the inlet line side of the compressor 1, Respectively.

상기 증발기(3)가 공기 열교환기인 경우에는 인입 헤더 및 출구헤더, 상기 인입/출구 헤더들을 연결하여 이들이 서로 통하도록 함으로써 소정의 유로를 형성하는 다수의 튜브와, 그리고 상기 튜브들 사이에 적층되는 코르게이트형 전열 핀을 가진 통상적인 형태의 것이 적용될 수 있다. 따라서 냉각 팬에 의하여 송풍되는 공기는 튜브들 사이의 전열 핀들을 거치게 되고 이 과정에서 증발기 내부를 유동하는 냉매가 송풍공기의 온도(열량)를 빼앗아 냉매의 증발 작용이 수행된다. A plurality of tubes forming a predetermined flow path by connecting the inlet and outlet headers and the inlet and outlet headers when the evaporator 3 is an air heat exchanger and allowing them to communicate with each other; A conventional type having a gate type heat conductive fin can be applied. Accordingly, the air blown by the cooling fan passes through the heat transfer fins between the tubes. In this process, the refrigerant flowing in the evaporator takes the temperature (heat amount) of the blowing air and evaporates the refrigerant.

또한, 상기 증발기(3)가 유체(물, 브라인등) 열교환기인 경우에는 판형 열교환기, 셀앤튜브 열교환기, 나관식 및 이중관식 열교환기 등의 형태로서, 열교환기 내부의 냉각수에 온도(열량)를 빼앗아 냉매의 증발 작용이 수행된다. When the evaporator 3 is a fluid (water, brine, or the like) heat exchanger, the temperature (calorie) of the cooling water in the heat exchanger is controlled to be a value in the form of a plate heat exchanger, a c & The evaporation of the refrigerant is carried out.

그리고 증발기(3)의 입구 단에는 공급되는 고온고압 상태의 액상 냉매를 교축작용에 의하여 저압상태의 냉매로 팽창시켜 증발작용이 용이하게 수행되도록 증발기(3)로 공급하기 위한 팽창밸브(4)가 설치된다. 이 팽창밸브(4)는, 여기서는 구체적으로 도시되지는 않았으나, 감온실 내부의 온도에 따른 다이어프램의 팽창변위에 의하여 압력 전달 로드를 통하여 고압냉매유로의 궤도를 조절하는 내부균압식, 캐필러리 튜브를 통한 다이어프램의 팽창변위에 의하여 고압냉매유로의 괘도를 조절하는 외부균압식 등 일반적으로 TEV라하는 감온식 팽창변, 모세관 형태 및 전자식 팽창변등을 사용하며 다양한 형태의 것이 사용될 수 있다. And an expansion valve 4 for supplying the liquid refrigerant at the inlet end of the evaporator 3 to the evaporator 3 so as to expand the liquid refrigerant in a high-temperature and high-pressure state supplied to the evaporator 3 to a low- Respectively. Although not specifically shown here, the expansion valve 4 is an internal pressure-type, capillary tube for adjusting the trajectory of the high-pressure refrigerant passage through the pressure transmission rod on the expansion side of the diaphragm according to the temperature inside the pressure- A pressure sensitive type expansion valve, a capillary tube type, and an electronic expansion valve, which are generally referred to as TEV, and the like, may be used in various forms, for example, an external pressure type in which the flow of the high-pressure refrigerant passage is controlled by the expansion of the diaphragm.

도2는 본 발명의 제어 계통도로서, 응축압력 센서(60, 61), 온도 센서(70, 71, 72, 73, 74, 75)를 및 제어 장치(100)를 나타낸 도면으로서, 압축기(1)의 출구와 응축기(2)사이의 배관 상에 온도 센서(70)가 부착 되고, 응축기(2) 와 팽창변(4)을 연결 하는 배관 또는 응축기(2)의 내부 냉매 배관에 온도 센서(71) 부착 되어 지고, 팽창변(4)과 증발기(3)를 연결 하는 배관 또는 증발기(3)의 내부 냉매 배관에 온도 센서(72) 부착 되어 지고, 증발기(3)와 압축기(1)를 연결 하는 배관 상에 온도 센서(73)가 부착 되어 지고, 응축기(2)의 공기 흡입 위치에 온도 센서(74)가 부착 되어 지고, 증발기(3)의 공기 흡입 위치에 온도 센서(75) 부착되어 지며, 온도 센서(74, 75)는 응축기(2) 또는 증발기(3)가 유체(물, 브라인, 오일등 포함) 열교환기형태이면 이들 유체의 온도를 계측 하는 구조로 변경 되고, 압력 센서(60)는 압축기(1)의 출구 측에서 팽창변(4)의 입구 측의 고압 냉매 측에 부착 되어 지고, 압력 센서(61)는 압축기(1)의 입구 측에서 팽창변(4)의 출구 측의 저압 냉매 측에 부착 되어 진다.Fig. 2 is a control system diagram of the present invention, showing condenser pressure sensors 60 and 61, temperature sensors 70, 71, 72, 73, 74 and 75 and a control device 100, A temperature sensor 70 is attached on the pipe between the outlet of the condenser 2 and the pipe connecting the condenser 2 and the expansion valve 4 or the pipe 71 of the temperature sensor 71 is connected to the refrigerant pipe of the condenser 2 And a temperature sensor 72 is attached to the piping connecting the expansion valve 4 and the evaporator 3 or the internal refrigerant pipe of the evaporator 3 and is mounted on a pipe connecting the evaporator 3 and the compressor 1 A temperature sensor 73 is attached and a temperature sensor 74 is attached to the air intake position of the condenser 2 and a temperature sensor 75 is attached to the air intake position of the evaporator 3, 74 and 75 are changed to a structure for measuring the temperature of these fluids when the condenser 2 or the evaporator 3 is in the form of a fluid (including water, brine, oil, etc.) heat exchanger The pressure sensor 60 is attached to the side of the high pressure refrigerant at the inlet side of the expansion valve 4 at the outlet side of the compressor 1 and the pressure sensor 61 is attached to the side of the expansion valve 4 at the inlet side of the compressor 1, Pressure refrigerant at the outlet side of the compressor.

본 발명의 가변 응축 압력 제어 방식(Variable condensing pressure control system)을 제어 형태에 따라 분류 하면, 1) 증발 압력 기준 제어 및 2) 팽창변(4) 기준 제어로 분류 할 수 있다. If the variable condensing pressure control system of the present invention is classified according to the control mode, it can be classified into 1) evaporation pressure reference control and 2) expansion valve reference control.

먼저, 1) 증발 압력 기준 제어는 증발기(3)의 증발 압력을 기준으로 제어 장치(100)에서 설정 응축 압력을 연산 하고, 연산 응축 압력을 응축기 팬(5)의 제어 압력으로 설정 하는 방식이다.First, 1) the evaporation pressure reference control is a method of calculating the set condensation pressure in the controller 100 based on the evaporation pressure of the evaporator 3, and setting the calculated condensation pressure to the control pressure of the condenser fan 5.

도3은 증발 압력 기준제어 시스템의 제어 로직의 일예를 나타낸 도면으로서, 3 shows an example of the control logic of the evaporation pressure reference control system,

압축기 운전(E100)이 이루어지고, 응축기 팬 운전(E101)이 이루어 진후, 온도 센서(70, 71, 72, 73, 74, 75) 및 압력 센서(60, 61)를 검출 하는 단계(E102), 압력 센서(61)의 값을 증발 압력(Pe1)로 하고, 온도 센서(72, 73)의 온도 데이터를 적용 냉매의 포화 압력으로 변환 하여 증발압력(Pe2)로 하는 과정으로, 압력 센서(61)의 값을 사용 증발압(Pe = Pe1)으로 적용 하는 게 바람직하며, 압력 센서(61)가 미적용 형태에서는 온도 센서(72, 73)의 증발압(Pe =Pe2)로 할 수 있고, Pc1 = Pe +△P( Pc1 = 요구 응축압력, Pe = 증발압력, △P = 팽창변 요구 차압)를 계산 한 단계(E103)이며, 일예를 들면 증발 압력이 Pe = 4bar 라면 팽창변(4) 요구 차압이 △P = 8 bar(팽창 변 제조사의 사양) 라면 Pc1 = Pe +△P = 4 + 8 = 12 bar 연산하는 과정 이고, Pc1 > Pc을 판별하는 단계(E104)로서, 압력 센서(60)의 값을 응축 압력(Pc1)로 하고, 온도 센서(71)의 온도 데이터를 적용 냉매의 포화 압력으로 변환 하여 응축 압력(Pc2)로 하는 과정으로, 압력 센서(60)의 값을 사용 응축압(Pc = Pc1)으로 적용 하는 게 바람직하며, 압력 센서(60)가 미적용 형태에서는 온도 센서(71)의 응축압(Pc =Pc2)로 할 수 있고, Pc1 > Pc이면 다음 단계(E105)로 진행 하고, 아니면 고정 E102의 전단계로 이동하는 단계로서 일예를 들면 Pc1 = 12 bar(E104 참조)이고 Pc = 15bar 이면 Pc1 < Pc 이므로 고정 E102 가고, Pc = 11 bar 이면 과정 E105로 이동하는 판별 과정으로서, Pc1 < Pc이고 응축기 팬(5)의 풍량이 최대치라면 응축 압력을 제어 할 수 없기 때문에 현 상태를 유지 하는 것이고, Pc1 > Pc이라면 응축기 팬(5)을 제어 하여 Pc = Pc1로 함으로서 응축압력을 낮추어서 압축기(1)의 소요 동력을 절감하려고 하는 과정이고, 과정 E105는 Pc)set =Pc1(Pc.set : 팬 설정 압력)로 설정 하는 단계로 팽창변(4)의 과열도(△Th = T)73-T)72) 제어가 설정치(예, △Th = 3 - 5℃) 이내에서 운전 될 때 응축기 팬(5)의 제어 설정 압력을 결정 하는 단계이고, 단계 E106은 응축기 팬 모터(5)의 풍량을 감소시키는 과정으로서, 응축기 팬 모터(5)가 정속 모터이면(On-off)제어의 On-off time 주기를 길게 하게 되고, 응축기 팬 모터(5)가 속도 제어 또는 인버터 등으로 가변 풍량 제어하는 형태에서는 응축기 팬 모터(5)의 속도를 감소(예, 풍량 ; 80% -> 75%)로 풍량를 줄여서 응축압을 상승 시키는 과정이고, 과정E107은 Pc > Pc)set을 판별 하는 과정으로 압력 센서(60) 및 온도 센서(71)로 계측된 응축 압력(Pc)이 Pc > Pc)set이면 다음 단계(E108)로 진행 하고, 아니면 과정 E106의 전단계로 이동하는 단계이고, 단계 E108은 응축기 팬 모터(5)의 풍량을 증가 시키는 과정으로서, 응축기 팬 모터(5)가 정속 모터이면(On-off)제어의 On-off time 주기를 짧게 제어 되고, 응축기 팬 모터(5)가 속도 제어 또는 인버터 등으로 가변 풍량 제어하는 형태에서는 응축기 팬 모터(5)의 속도를 증가(예, 풍량 ; 75% -> 80%)로 풍량를 증가하여 응축 압을 하강 시키는 과정이고, 과정 E109는 Pc > Pc)set을 판별 하는 과정으로 압력 센서(60) 및 온도 센서(71)로 계측된 응축 압력(Pc)이 Pc > Pc)set이면 다음 단계(E110)로 진행 하고, 아니면 과정 E106의 전단계로 이동하는 단계이고, 과정 E110은 응축기 팬 모터(5)의 출력치를 최대인가를 판별 하는 과정으로 최대치이면 과정 E11로 이 동 하고, 아니면 과정 E108의 단계로 이동하는 과정 이고, 과정 E111은 본 제어 로직의 종료 단계이다.A step E102 of detecting the temperature sensors 70, 71, 72, 73, 74, 75 and the pressure sensors 60, 61 after the compressor operation E100 is performed and the condenser fan operation E101 is performed, The pressure sensor 61 is set to the evaporation pressure Pe1 and the temperature data of the temperature sensors 72 and 73 is converted to the saturated pressure of the applied refrigerant to be the evaporation pressure Pe2, (Pe = Pe2) of the temperature sensors 72 and 73 in an unused state, and Pc1 = Pe (Pe = Pe2) (E103) in which the required differential pressure (Pc1 = required condensation pressure, Pe = evaporation pressure, and ΔP = expansion differential pressure required) is calculated. For example, if the evaporation pressure Pe is 4 bar, (E104) for calculating Pc1 = Pe + Pp = 4 + 8 = 12 bar if Pc1 = 8 bar (specification of the manufacturer of the expansion side) Pressure (Pc1) And the temperature data of the temperature sensor 71 is converted into the saturation pressure of the applied refrigerant so as to be the condensation pressure Pc2 so that the value of the pressure sensor 60 is applied as the use condensation pressure Pc = Pc1 (Pc = Pc2) of the temperature sensor 71 in the unused state of the pressure sensor 60. If Pc1 > Pc, the process proceeds to the next step (E105), or if it is moved to the previous stage of the fixed E102 Pc1 &lt; Pc and Pc = < Pc, < / RTI > If Pc1 > Pc, the condenser fan 5 is controlled to set Pc = Pc1 to lower the condensation pressure, thereby reducing the required power of the compressor (1) Step E105 is Pc) set = Pc1 (Pc.s the temperature of the condenser 4 is set to a predetermined value (for example, ΔTh = 3 to 5 ° C.) when the control of the superheating degree (ΔTh = T) Step E106 is a step of decreasing the air flow rate of the condenser fan motor 5 so that the condenser fan motor 5 is turned on when the on- off time period is lengthened and the speed of the condenser fan motor 5 is controlled by the speed control or the variable air volume control by the inverter or the like (for example, air volume; The condensation pressure Pc measured by the pressure sensor 60 and the temperature sensor 71 is set as a process of determining the Pc> Pc set, The step E108 is a step of increasing the airflow of the condenser fan motor 5 and the step of increasing the flow rate of the condenser fan motor 5 to the step E106. Off time control of the constant speed motor is controlled to be short and the speed of the condenser fan motor 5 is increased in the mode in which the condenser fan motor 5 controls the variable air volume by the speed control or the inverter or the like Pc) set is determined by the pressure sensor 60 and the temperature sensor 71. In step E109, the air flow rate is increased by increasing the air flow rate (for example, 75% to 80% If the set condensation pressure Pc is Pc > Pc set, the process proceeds to the next step E110, otherwise, The process proceeds to step E11 if the maximum value is determined as the maximum value of the output value of the condenser fan motor 5, otherwise the process proceeds to step E108. In step E111, .

다음으로, 2) 팽창변(4) 기준으로 제어 장치(100)에서 팽창변(4)의 과열 도를 연산 하고, 연산 과열도로 응축기 팬 모터(5)를 제어 하는 방식으로서 팽창변(4)이 전자식 팽창변 또는 기계식 팽창변등의 형태라도 평창변(4)의 열림 정도를 최대로 고정 시킨 형태에서 제어를 하는 방식이다. Next, a method of controlling the condenser fan motor 5 by calculating the superheating degree of the expansion valve 4 on the basis of the expansion valve 4 on the basis of the expansion valve 4 and controlling the condenser fan motor 5 with the computational overheat, Even in the form of a mechanical expansion valve, the control is performed in such a manner that the degree of opening of the pneumatic side (4) is fixed to the maximum.

도 4는 팽창변(4) 기준제어 시스템의 제어 로직의 일예를 나타낸 도면으로서, 압축기 운전(E100)이 이루어지고, 응축기 팬 운전(E201)이 이루어 진후, 온도 센서(70, 71, 72, 73, 74, 75) 및 압력 센서(60, 61)를 검출 하는 단계(E202), 과정 E203은 팽창변(4)의 과열 도를 제어 장치(100)에서 증발기(3) 출구 온도 센서인 T)73에서 증발기(3)의 입구 온도 센서인 T)72를 차의 값으로 수식으로는 △Th(과열도) = T)73 - T)72)로서 계산되고, 과정 E204는 과열도(△Th)를 제일 설정치 SET-1의 값과 비교 판단하는 과정으로서 수식 △Th < SET-1 이면 과정 E205로 이 동 하고 아니면 E202로 이동하는 것으로서 예를 들면 현재의 과열도 △Th = 7℃이면 설정치가 SET-1 = 5℃이면 과정 E205로 이동하는 과정으로 이는 현재 팽창변(4)의 용량이 적으므로 응축 압을 상승도는 유지 시키라는 것으로 냉매 유량(Q)은 팽창변(4)의 유량 계수(Cv) 곱하기 응축기(2)와 증발기(3)의 압력차(△P)의 1/2승이므로, 수식으로는 Q =Cv x (√△P)로서 유량(Q)이 증가 하면 과열도(△Th)가 감소하고 유량이 감소하면 과열도(△Th)가 커지기 때문에 유량(Q)을 제어 하기위해 팽창변(4)의 유량 계수(Cv)가 일정하게 제어 하면 압력차(△P)가 변수 이므로 응축기(2)의 압력을 응축기 팬 모터(5)로 제어 하는 것이다. 4 shows an example of the control logic of the expansion valve 4 reference control system in which the compressor operation E100 is performed and the condenser fan operation E201 is performed and the temperature sensors 70, 71, 72, 73, 74 and 75 and the pressure sensors 60 and 61. In step E203, the degree of superheat of the expansion valve 4 is detected by the evaporator 3 at the outlet temperature sensor T 73 of the evaporator 3, (T) 72), which is the inlet temperature sensor of the first heat exchanger (3), is calculated by the value of the difference, and Step E204 calculates the superheat degree (? Th) If the current superheat is? Th = 7 占 폚, the set value is set to the set value of SET-1 = The flow rate of the refrigerant flow (Q) is maintained at 5 DEG C, and the flow rate of the expansion valve (4) (2) of the flow rate coefficient (Cv) of the expansion valve (4) multiplied by the pressure difference (AP) between the condenser (2) and the evaporator (3), and therefore the equation is Q = Cv x The superheat degree? Th increases as the superheat degree? Th decreases and the flow rate decreases, so that the flow rate coefficient Cv of the expansion valve 4 is controlled to be constant to control the flow rate Q, The pressure of the condenser 2 is controlled by the condenser fan motor 5 since the difference DELTA P is a variable.

다음으로, E205는 압축기(1)의 토출 온도 센서인 T)70의 값을 토출 온도 설정 값 SET-2와 비교 하는 과정으로 T)70 < SET-2이면 E209로 이 동 하고, 적으면 E206으로 이동하는 과정으로, 압축기(1)의 토출온도 상승으로 인한 압축기(1)의 소손을 방지하기 위함으로서, SET-2의 설정 값은 일반적으로 90℃정도로서 시스템 형식과 냉매의 종류에 따라 변경되는 것이 바람직하다. Next, E205 is a step of comparing the value of the discharge temperature sensor T 70 of the compressor 1 with the discharge temperature set value SET-2. If T 70 <SET-2, the flow goes to E209, In order to prevent the compressor 1 from being burned out due to a rise in the discharge temperature of the compressor 1, the set value of the SET-2 is generally about 90 DEG C, which is changed depending on the system type and the type of refrigerant desirable.

단계 206은 응축기 팬 모터(5)의 출력이 최소치 인가를 판단하는 단계로서 최소치이면 단계 E202 보내고, 최소치가 아니면 단계 E207로 이동하며, 단계 E207은 응축기 팬 모터(5)의 출력을 감소시키는 과정으로서, 응축기 팬 모터(5)가 정속 모터이면(On-off)제어의 On-off time 주기를 길게 하게 되고, 응축기 팬 모터(5)가 속도 제어 또는 인버터 등으로 가변 풍량 제어하는 형태에서는 응축기 팬 모터(5)의 속도를 감소(예, 풍량 ; 80% -> 75%)로 풍량를 줄여서 응축 압을 상승 시키는 과정이고, 과정 E208은 응축기 팬 모터(5)의 출력이 최대인가를 판단하는 과정으로서 최대치이면 과정 E202로 이 동 하고 아니면 과정 E209로 이동하며, 과정 E209는 응축기 팬 모터(5)의 출력을 증가 시키는 과정으로 출력은 과정 E202로 이동 한다.Step 206 is a step of determining whether the output of the condenser fan motor 5 is the minimum value, and if it is the minimum value, it sends to step E202, otherwise it goes to step E207, and step E207 is a process of reducing the output of the condenser fan motor 5 Off time control of the constant-speed motor (on-off) control is made long, and in the mode in which the condenser fan motor 5 controls the variable air volume by the speed control or the inverter, the condenser fan motor 5, The process of determining whether the output of the condenser fan motor 5 is at its maximum is a process for decreasing the airflow rate by decreasing the airflow rate of the condenser fan motor 5 (for example, air volume: 80% -> 75% The process proceeds to step E202. Otherwise, the process proceeds to step E209. In step E209, the output of the condenser fan motor 5 is increased, and the process proceeds to step E202.

상기와 같이 응축기 팬 모터(5)를 이용 하여 가변응축 압력 제어를 하면 일정 압력 제어 하는 기존의 시스템 보다 압축기(1)의 소요 동력을 절약 할 수 있고, 이의 일예를 들면 일정 압력 제어 냉동기 시스템이 동계에 응축기 팬모터(5)의 제어 압력을 17bar - ON / 15 bar - OFF 라면, 가변 응축 압력 제어 시스템에서는 증발 압력이 Pe = 4bar이고, 팽창변(4) 요구 차압이 △P = 8 bar 라면 Pc = Pe +△P = 4 + 8 = 12 bar로 제어 하므로 기존의 17 bar < 12 bar이므로 응축 압력 5 bar 만큼의 압축기(1)의 일량이 적어지고, 응축기(1)의 출구 냉매의 과 냉도가 커서 냉동 효과가 커지는 장점이 있는 시스템으로서 냉동 시스템뿐만 히트 펌프 시스템 등에서 사용됨으로서 압축기(1)의 소요 동력을 절감 할 수 있다.When the variable condensing pressure control is performed using the condenser fan motor 5 as described above, the required power of the compressor 1 can be saved more than the conventional system which controls the constant pressure. In this case, for example, Pc = 8 bar if the evaporation pressure is Pe = 4 bar and the expansion valve (4) required differential pressure is ΔP = 8 bar in the variable condensing pressure control system if the control pressure of the condenser fan motor (5) is 17 bar - ON / (17 bar <12 bar), the amount of the compressor (1) having a condensing pressure of 5 bar is reduced and the supercooling degree of the outlet refrigerant of the condenser (1) is decreased As a system having an advantage of increasing the freezing effect of the cursor, it is used in a heat pump system as well as a refrigeration system, so that the required power of the compressor 1 can be saved.

도 5는 본 발명에 따른 냉동 시스템의 사이클을 나타낸 선도(P-i)로서 종래의 냉동 공조 사이클(i1', i2', i3‘)은 고압(P2‘) 및 저압(P1’)으로 작동하고, 본 발명의 사이클(i1, i2, i3)은 고압(P2) 및 저압(P1)으로 작동하는 시스템에서 토출 온도는 i2'가 i2보다 크므로 i2'가 고온 이 되고, 일량 (i2'-i1')이 일량(i2-i1)보다 크므로 종래의 냉동 공조 시스템이 더 많은 일 량과 높은 토출온도로 압축기(1)의 과부하로 인한 소손의 원인이 되며, 단위 냉각 능력(i1-i3)이 (i1'-i3')보다 커서 증발기(3)의 냉각능력을 향상 시켜서 증발기(3)의 출구의 냉각수 또는 냉풍의 냉각 능력을 향상 시킬 수 있다.       5 is a diagram showing a cycle of the refrigeration system according to the present invention. Pi is a conventional refrigeration and air conditioning cycle (i1 ', i2', i3 ') operated at high pressure P2' and low pressure P1 ' In the system operated at the high pressure P2 and the low pressure P1 in the inventive cycle i1 ', i2' and i3, the discharge temperature i2 'is higher than i2, (I1-i3) is larger than (i2-i1), so that the conventional refrigeration and air-conditioning system causes more burnout due to overload of the compressor 1 at a higher quantity and higher discharge temperature, '-i3'), so that the cooling ability of the evaporator 3 can be improved and the cooling ability of the cooling water or cool air at the outlet of the evaporator 3 can be improved.

도 6, 7은 본 발명에 따른 냉동 시스템의 전 부하 및 부분 부하운전 되었을 때의 시간 - 압력선도 및 압력 - 동력 선도로서 종래의 냉동 사이클(A-B-C')은 고압(P2‘)으로 작동하고, 본 발명의 사이클(A-B-C)은 고압(P2)으로서, 이때의 동력 소비는 P2에서 W1을, P2’에서 W2를 소비 하므로 W2 > W1 이므로 본 발명의 사이클이 기존의 냉동 시스템 보다 저에너지 소비의 고효율 사이클이다.6 and 7 are a time-pressure diagram and a pressure-power line diagram of a refrigeration system according to the present invention when the refrigerator is operated under full load and partial load operation, and the conventional refrigeration cycle AB-C 'operates at a high pressure P2' , The cycle (ABC) of the present invention is a high pressure (P2), since the power consumption at this time is W1 at P2 and W2> at W2 because W2 is consumed at P2 'so that the cycle of the present invention has higher efficiency Cycle.

(1) : 압축기, (2) : 응축기, (3) : 팽창변(1): compressor, (2): condenser, (3): expansion

Claims (5)

냉매 가스를 고온고압의 상태로 압축하여 배출하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 고온고압 상태의 액상 냉매를 저압상태의 액상냉매로 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 피 냉각물체와 열 교환에 의하여 냉동효과를 달성하면서 증발하여 저온저압의 기상의 냉매 가스를 압축기로 복귀시키는 증발기를 포함하여 이루어지는 냉동 시스템에 있어서,
상기 압축기, 응축기, 증발기, 팽창변로 이루 어지는 냉동 시스템;
응축압력 센서, 온도 센서 및 제어 장치로 이루어지는 가변 응축압력 제어 시스템을 특징으로 하는 냉동 시스템.
A condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor into a liquid phase; and an expansion device for expanding the liquid refrigerant in the high-temperature and high-pressure state condensed in the condenser to a liquid-phase refrigerant in a low-pressure state And an evaporator which evaporates the refrigerant while evaporating the refrigerant expanded in the expansion valve while achieving a refrigerating effect by heat exchange with the object to be cooled by using the latent heat of evaporation of the refrigerant to return the refrigerant gas of the low temperature and low pressure gaseous phase to the compressor Wherein the cooling system comprises:
A refrigeration system comprising the compressor, the condenser, the evaporator, and the expansion valve;
A condensation pressure sensor, a temperature sensor, and a control device.
제 1항에 있어서, 가변 응축 압력 제어를 위하여 증발 압력을 기준으로 응축압력을 설정 하여서 응축기 팬 모터를 제어 하는 시스템.The system according to claim 1, wherein a condensing pressure is set on the basis of the evaporation pressure for controlling the variable condensing pressure to control the condenser fan motor. 제 2항에 있어서, 응축 압력 계측을 위하여 응축 압력 센서 또는 응축온도 센서를 활용한 시스템에서, 응축 압력 센서 또는 응축온도 센서를 선택 적으로 하나 또는 둘 다 사용 된 시스템.
The system according to claim 2, wherein in the system utilizing the condensation pressure sensor or the condensation temperature sensor for measuring the condensation pressure, one or both of the condensation pressure sensor and the condensation temperature sensor are selectively used.
제 2항에 있어서, 증발 압력 계측을 위하여 증발 압력 센서 또는 증발 온도 센서를 활용한 시스템에서, 증발 압력 센서 또는 증발 온도 센서를 선택 적으로 하나 또는 둘 다 사용 된 시스템.
3. The system of claim 2, wherein one or both of an evaporation pressure sensor or an evaporation temperature sensor is selectively used in a system utilizing an evaporation pressure sensor or an evaporation temperature sensor for measuring the evaporation pressure.
제 1항에 있어서, 가변 응축 압력 제어를 위하여 팽창 변을 기준으로 증발기의 과열도로 응축기 팬 모터를 제어 하는 시스템.
2. The system of claim 1, wherein the condenser fan motor is controlled with superheat of the evaporator based on the expansion side for variable condensing pressure control.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114423243A (en) * 2022-01-25 2022-04-29 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 Two-phase heat conduction plug-in box driven by coupling compressor

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