KR20200086593A - A Control method of heat pump - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a heat pump control method and, more specifically, to a heat pump control method wherein the heat pump comprises: a circuit including a compressor, a condenser, an expansion valve (hereinafter called a first expansion valve) and an evaporator, and connected via an airtight coolant line; a condenser fan; an evaporator fan; and a coolant (charging amount) control means (hereinafter called a second expansion valve) charging the circuit with a coolant or recovering the coolant from the circuit. The second expansion valve is configured to include: a recovery valve recovering the coolant from the circuit; a storage space storing the coolant; and a charging valve charging the circuit with the coolant wherein the recovery valve, the storage space, and the charging valve are serially connected, and the second expansion valve is installed between an entrance of the first expansion valve and a low pressure line. The method comprises the steps of: setting a target condensation temperature; when a condensation temperature is lower than the target condensation temperature, allowing the coolant control means to charge the circuit with the coolant; and when a condensation temperature is higher than the target condensation temperature, allowing the coolant control means to recover the coolant from the circuit, wherein during normal operation, a predetermined amount of coolant is allowed to penetrate through the second expansion valve. Accordingly, the heat pump control method can provide improved efficiency by preventing increase of the difference between high and low pressures during the operation of a heat pump.

Description

히트펌프 제어 방법{A Control method of heat pump} A control method of heat pump

본 발명은 히트펌프 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump control method.

히트펌프는 열원으로부터 "히터싱크"라 불리는 목적지로 열을 전달하는 장치이다. 히트펌프는 차가운 공간에서 열을 흡수하고, 따뜻한 공간에서 열을 방출한다. 즉, 히트펌프에서는 자연적인 열전달 방향의 반대방향으로 열에너지 전달이 이루어진다. 이를 위해 히트펌프는 소량의 외부에너지를 사용하여, 열원에서 히트싱크로 에너지를 전송하는 작업을 수행한다. A heat pump is a device that transfers heat from a heat source to a destination called a “heater sink”. The heat pump absorbs heat in a cold space and releases heat in a warm space. That is, in the heat pump, heat energy is transferred in a direction opposite to the natural heat transfer direction. To this end, the heat pump uses a small amount of external energy to transfer energy from the heat source to the heat sink.

에어컨, 냉장고 및 공조장치 (HVAC : Heating Ventialating and Air Conditioning)가 히트펌프의 대표적인 예이다. 그리고 히트펌프를 사용하는 기기로는 냉수/온수를 제공하는 정수기, 건조기, 세탁기, 자판기 등이 있다.Air conditioning, refrigerators and air conditioning (HVAC: Heating Ventialating and Air Conditioning) are typical examples of heat pumps. In addition, heat pumps include water purifiers, dryers, washing machines, and vending machines that provide cold/hot water.

종래의 히트펌프에서, 인버터 압축기와 같은 가변용량 압축기의 단위시간당 압축량을 증가시키면, 고압과 저압의 사이가 더 커져서 효율이 낮아지는 문제점이 있다.In a conventional heat pump, when the compression amount per unit time of a variable-capacity compressor such as an inverter compressor is increased, there is a problem in that the efficiency between the high pressure and the low pressure is increased and the efficiency is lowered.

출원번호 KR 10-2013-0084665 (US 9,372,015 B2)Application No. KR 10-2013-0084665 (US 9,372,015 B2) 출원번호 KR 10-2016-7026740 US 2016/0370044 A1)Application No. KR 10-2016-7026740 US 2016/0370044 A1) 출원번호 KR 10-2007-0084960Application No. KR 10-2007-0084960 US 2011/0041523 A1US 2011/0041523 A1 US 7,010,927 B2US 7,010,927 B2 US 9,738,138 B2US 9,738,138 B2 US 2017/0059219 A1US 2017/0059219 A1 US 2017/0115043 A1US 2017/0115043 A1 WO 2018/025900 A1WO 2018/025900 A1

본 발명의 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 도출한 것이다. 즉, 히트펌프 가동중에 고압과 저압의 사이가 더 커지는 것을 방지하여서 효율을 개선할 수 있는 히트펌프 제어방법을 제공하고자 한다.It is derived to solve the problems of the prior art of the present invention. That is, it is intended to provide a heat pump control method that can improve the efficiency by preventing the gap between the high pressure and the low pressure from becoming larger during the operation of the heat pump.

본 발명에 따른 히트펌프 제어방법은, 압축기, 응축기, 팽창밸브(이하 "제1 팽창밸브") 및 증발기를 포함하는 회로가 밀폐된 냉매라인을 통해 연결되며, 응축기 팬, 증발기 팬 및 상기 회로에 냉매를 충전 또는 상기 회로로부터 냉매를 회수하는 냉매 (충전량) 조절수단(이하 "제2 팽창밸브" )을 포함하는 히트펌프의 제어방법에 있어서, 상기 제2 팽창밸브는 상기 회로에서 냉매를 회수하는 회수밸브, 냉매를 저장하는 저장공간, 상기 회로로 냉매를 충전하는 충전밸브가 상기 순으로 직렬 연결된 것을 포함하여 구성되고, 상기 제2 팽창밸브는 상기 제1 팽창밸브 입구와 저압라인 사이에 설치되고, 목표 응축온도를 설정하는 단계; 응축온도가 상기 목표 응축온도보다 낮을 때는 상기 냉매 조절수단이 상기 회로에 냉매를 충전하는 단계; 응축온도가 상기 목표 응축온도보다 높을 때는 상기 냉매 냉매 조절수단이 상기 회로로부터 냉매를 회수하는 단계; 를 포함하고, 일상운전에서 상기 제2 팽창밸브로 일정량의 냉매가 통과; 하도록 하는 것을 특징으로 한다.In the heat pump control method according to the present invention, a circuit including a compressor, a condenser, an expansion valve (hereinafter referred to as "first expansion valve") and an evaporator is connected through a closed refrigerant line, and the condenser fan, the evaporator fan and the circuit In the control method of a heat pump including a refrigerant (charge amount) control means (hereinafter referred to as "second expansion valve") for charging refrigerant or recovering refrigerant from the circuit, the second expansion valve recovers the refrigerant from the circuit A recovery valve, a storage space for storing the refrigerant, and a charging valve for filling the refrigerant with the circuit are configured to be connected in series in this order, and the second expansion valve is installed between the inlet of the first expansion valve and the low pressure line. , Setting a target condensation temperature; When the condensing temperature is lower than the target condensing temperature, the refrigerant regulating means filling the circuit with the refrigerant; When the condensation temperature is higher than the target condensation temperature, the refrigerant refrigerant control means recovering the refrigerant from the circuit; Including, a certain amount of refrigerant passes through the second expansion valve in daily operation; It is characterized by doing.

이때, 상기 제2 팽창밸브를 제어하는데 필요한 전원공급이 개시 되면, 회수밸브 (vvd)의 개도를 충전밸브(vvc) 보다 작게 되도록 제어하여 상기 저장공간의 내부에 있는 냉매를 비우는 단계; 를 실시한 다음에, 설정된 초기화 단계 시간(s_init)이 경과 되거나, 고압이 목표고압 보다 높게 되면 충전밸브(vvc)의 개도를 줄이는 단계; 를 더 포함 하는 것이 바람직하다.At this time, when the power supply required to control the second expansion valve is started, controlling the opening of the recovery valve (vvd) to be smaller than the charging valve (vvc) to empty the refrigerant in the storage space; After performing the step, reducing the opening of the filling valve (vvc) when the set initialization step time (s_init) has elapsed, or the high pressure is higher than the target high pressure; It is preferable to further include.

또한, 상기 냉매 충전단계와 회수단계는 충전밸브(vvc)와 회수밸브(vvd)중 어느 하나의 밸브는 개도를 고정하고 (또는 개도가 고정된 밸브이고), 다른 하나의 밸브를 조절하는 제어; 를 더 포함 하는 것이 바람직하다.In addition, the refrigerant charging step and the recovery step is one of the valve of the charge valve (vvc) and the recovery valve (vvd) to fix the opening degree (or the opening degree is a fixed valve), control to control the other valve; It is preferable to further include.

또한, 상기 제1 팽창밸브는 모세관, 열감응식 팽창밸브(TXV), 압력감응식 팽창밸브(PXV) 또는 전자식 팽창밸브(EEV) 중 어느 하나; 인 것이 바람직하다.In addition, the first expansion valve may include any one of a capillary tube, a thermally sensitive expansion valve (TXV), a pressure sensitive expansion valve (PXV), or an electronic expansion valve (EEV); It is preferred.

또한, 상기 충전밸브(vvc) 와 회수밸브(vvd)는 냉매를 바이패스 시키는 오리피스를 포함; 하는 것이 바람직하다.In addition, the filling valve (vvc) and the recovery valve (vvd) includes an orifice for bypassing the refrigerant; It is desirable to do.

본 발명에 따른 (과냉도 측정수단 및 냉매 충전량 조절수단을 포함하는) 히트펌프의 응축기 팬 속도 제어방법은, 목표 응축온도(예, t_tc=외기온도 +10 ℃), 목표 과냉도(예, t_sc=5℃) 및 상기 팬의 초기 속도(예, fspd=95%)를 설정하는 단계; 응축온도(tc) 와 과냉도(sc)를 측정하는 단계; 상기 팬 속도(fspd)를 제어하여서 목표 과냉도(sc)를 달성하는 단계; 및 상기 냉매 충전량 조절수단을 제어하여서 목표 응축온도(t_tc)를 달성하는 단계; 를 포함하는 것이 바람직하다.The condenser fan speed control method of the heat pump according to the present invention (including the supercooling measuring means and the refrigerant filling amount adjusting means) is the target condensing temperature (eg, t_tc = outside temperature +10 °C), the target supercooling (eg, t_sc =5°C) and setting the initial speed of the fan (eg, fspd=95%); Measuring a condensation temperature (tc) and a supercooling degree (sc); Controlling the fan speed fspd to achieve a target subcooling sc; And controlling the refrigerant filling amount adjusting means to achieve a target condensation temperature (t_tc). It is preferred to include.

이때, 소정의 상수값을 가지는 기준 팬 속도(예, d_fspd=95%)를 설정하는 단계; 를 더 포함하고, 상기 팬 속도가 상기 기준 팬 속도 이상( fspd >= d_fspd )이고, 응축 온도가 상기 목표 응축온도 미만( tc < t_tc ) 이면, fspd < d_fspd 조건을 만족하는 제일 큰 값을 상기 팬 속도(fspd)로 설정하는 단계; 상기 팬 속도가 상기 기준 팬 속도 미만( fspd < d_fspd)이면, 상기 팬 속도(fspd)를 제어하여서 목표 과냉도(t_sc)를 달성하는 단계 와 냉매 충전량을 제어하여서 목표 응축온도(t_tc)를 달성하는 단계; 및 상기 팬 속도가 상기 기준 팬 속도 이상( fspd >= d_fspd)이면, (냉매 충전량 조절로) 응축온도(tc)를 제어하여서 목표 과냉도(t_sc)를 달성하는 단계; 를 포함하는 응축기 팬 속도 제어방법인 것이 바람직하다.At this time, setting a reference fan speed (eg, d_fspd=95%) having a predetermined constant value; Further comprising, if the fan speed is greater than or equal to the reference fan speed (fspd >= d_fspd ), and the condensing temperature is less than the target condensing temperature (tc <t_tc ), the largest value that satisfies the condition fspd <d_fspd is the fan. Setting the speed fspd; If the fan speed is less than the reference fan speed (fspd <d_fspd), controlling the fan speed fspd to achieve a target supercooling degree t_sc and controlling a refrigerant charge amount to achieve a target condensation temperature t_tc step; And if the fan speed is greater than or equal to the reference fan speed (fspd >= d_fspd), controlling the condensation temperature (tc) (by adjusting the refrigerant charge amount) to achieve a target supercooling degree (t_sc); It is preferable that the method is a condenser fan speed control method.

본 발명에 따른 (과냉도 측정수단 및 냉매 충전량 조절수단을 포함하는) 히트펌프의 응축기 팬 속도 제어방법은, 상기 팬 속도를 포화속도(예, fspd=100% )로 설정하는 단계(s30); 목표 응축온도 및 목표 과냉도(예, t_sc=5℃)를 설정하는 단계(s31); 상기 목표 과냉도(t_sc)를 달성을 위하여 상기 팬 속도(fspd)를 제어하는 단계(s32); 상기 속도 제어단계(s32) 이후에 응축온도(tc) 및 과냉도(sc)를 측정하는 단계(s33); 상기 측정된 응축온도가 상기 목표 응축온도 이상(즉, tc >= t_tc )이면, 상기 냉매 충전량 조절수단으로 응축온도(tc)를 낮추어서 상기 목표 응축온도(t_tc)가 달성되도록 조절하는 단계 (s34); 및 상기 측정된 응축온도가 상기 목표 응축온도 미만 (즉, tc<t_tc) 이면, 상기 충전량 조절수단으로 응축온도(tc)를 높여서 상기 목표 응축온도(t_tc)가 달성되도록 조절하는 단계(s35); 를 포함하는 것이 바람직하다.The condenser fan speed control method of the heat pump according to the present invention (including the supercooling measurement means and the refrigerant filling amount adjustment means) comprises: setting the fan speed to a saturation speed (eg, fspd=100%) (s30); Setting a target condensation temperature and a target supercooling degree (eg, t_sc=5°C) (s31); Controlling the fan speed fspd to achieve the target subcooling t_sc (s32); Measuring the condensation temperature (tc) and supercooling (sc) after the speed control step (s32) (s33); If the measured condensation temperature is greater than or equal to the target condensation temperature (ie, tc >= t_tc ), controlling the target condensation temperature (t_tc) to be achieved by lowering the condensation temperature (tc) by the refrigerant filling amount control means (s34). ; And if the measured condensation temperature is less than the target condensation temperature (ie, tc<t_tc), increasing the condensation temperature (tc) with the filling amount adjusting means to control the target condensation temperature (t_tc) to be achieved (s35); It is preferred to include.

이때, 상기 팬이 포화속도로 가동할 때는, 상기 측정된 과냉도가 상기 목표 과냉도 미만 (즉, sc < t_sc ) 이면, 상기 냉매 충전량 조절수단으로 응축온도(tc)를 낮추어서 상기 목표 과냉도(t_sc)를 달성하는 단계(s44a); 및 상기 측정된 과냉도가 상기 목표 과냉도 미만 (즉, sc < t_sc ) 이면, 상기 냉매 충전량 조절수단으로 응축온도(tc)를 낮추어서 상기 목표 과냉도(t_sc)를 달성하는 단계; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.At this time, when the fan is operating at a saturation speed, if the measured subcooling is less than the target subcooling (ie, sc <t_sc ), the target subcooling ( t_sc) (s44a); And if the measured supercooling is less than the target supercooling (ie, sc <t_sc ), lowering the condensation temperature (tc) with the refrigerant filling amount control means to achieve the target supercooling (t_sc); It is preferable to further include.

본 발명의 히트펌프 제어방법에 의하면, 히트펌프 가동중에 고압과 저압의 사이가 더 커지는 것을 방지하여서 효율을 개선할 수 있는 히트펌프가 제공되는 효과가 있다.According to the heat pump control method of the present invention, there is an effect of providing a heat pump capable of improving the efficiency by preventing the gap between the high pressure and the low pressure from becoming larger during operation of the heat pump.

도1 은 종래기술에 의한 p-h 선도의 일 예이다.
도2 는 본 발명의 제1 제어 내지 제4 제어의 이해를 돕는 도면이다.
도3 은 본 발명에 의한 p-h 선도의 일 예이다.
도4 는 본 발명의 제어순서 일 예이다.
도5 는 본 발명의 제어순서 종류를 나열한 일 예이다.
도6 은 본 발명에 적합한 히트펌프 회로의 일 예이다.
도7 은 본 발명에 적합한 히트펌프 회로의 또 다른 일 예이다.
도8 은 본 발명에 적합한 히트펌프 회로의 또 다른 일 예이다.
도9 은 본 발명에 적합한 히트펌프 회로의 또 다른 일 예이다.
도10 은 본 발명에의한 고압파형을 도시한 일 예이다.
도11 은 본 발명에의한 응축기 팬 속도 제어방법의 일 예이다.
도12 는 본 발명에의한 응축기 팬 속도 제어방법의 또 다른 일 예이다.
1 is an example of a ph diagram according to the prior art.
2 is a diagram for understanding the first to fourth controls of the present invention.
3 is an example of a ph diagram according to the present invention.
4 is an example of a control procedure of the present invention.
5 is an example of listing the types of control procedures of the present invention.
6 is an example of a heat pump circuit suitable for the present invention.
7 is another example of a heat pump circuit suitable for the present invention.
8 is another example of a heat pump circuit suitable for the present invention.
9 is another example of a heat pump circuit suitable for the present invention.
10 is an example showing a high-pressure waveform according to the present invention.
11 is an example of a condenser fan speed control method according to the present invention.
12 is another example of a condenser fan speed control method according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이때 첨부된 도면에서 동일한 구성요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등 은 도면에 도시되어있는 바와 같이 하나의 구성 요소들과 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 본 명세서에서, 용어 "압력"은 "그 압력에서 냉매가 끓는 온도, 응축온도 또는 증발온도"로 해석 할 수도 있다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. At this time, it should be noted that the same components are denoted by the same reference numerals in the accompanying drawings. The spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc., are as shown in the figure. It can be used to easily describe the correlation between components and other components. Also, in this specification, the term "pressure" may be interpreted as "the temperature at which the refrigerant boils, the condensation temperature, or the evaporation temperature."

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In the present specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" refers to the components, steps and/or actions mentioned, excluding the presence or addition of one or more other components, steps and/or actions. I never do that.

또한 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석해서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지구성 및 기능에 대한 상세한 설명을 생략한다.In addition, the terms or words used in the specification and claims described below should not be interpreted as being limited to ordinary or dictionary meanings, but should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention. In addition, detailed descriptions of well-known structures and functions that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention are omitted.

이하의 설명에서는 편의상 특별한 언급이 없는 한 이상적인 히트펌프를 사용하여 설명한다.In the following description, it will be described using an ideal heat pump unless otherwise specified for convenience.

본 발명의 목표는 열교환기의 열교환량을 같게 하면서 히트펌프의 성능(COP)를 개선 하고자 하는 것이다. 이를 위해서는 응축기의 응축온도와 증발기의 증발온도를 개별적으로 제어할 수 있는 방법이 필요하다.The object of the present invention is to improve the performance (COP) of the heat pump while making the heat exchange amount of the heat exchanger the same. To this end, a method capable of individually controlling the condenser temperature and the evaporator temperature is required.

< 핵심개념 설명 ><Core Concept Description>

공기 열교환기는 열교환량을 Q = c·m·dT 로 계산할 수 있다. 여기서 Q 를 같게 하는 m 과 dT 의 조합은 많다. 위 수식에서 m 은 공기량, 공기무게, 바람속도, 열교환기 팬속도, 팬 소비전력 등으로 해석할 수 있다. 이때 c 는 공기비열 또는 비례계수가 될 것이다. 그리고 온도차 dT (=열교환기 통과전 공기온도 - 통과후 공기온도) 는 열교환기 내부에서 냉매가 끓는 온도와 유입 공기와의 온도차에 의하여 변할 수 있다. The air heat exchanger can calculate the heat exchange amount as Q = c·m·dT. Here, there are many combinations of m and dT that make Q equal. In the above equation, m can be interpreted as air volume, air weight, wind speed, heat exchanger fan speed, and fan power consumption. Where c will be the specific heat of the air or a proportionality coefficient. And the temperature difference dT (= air temperature before passing through the heat exchanger-air temperature after passing) can be changed by the temperature difference between the boiling temperature of the refrigerant inside the heat exchanger and the incoming air.

더욱 상세히 설명하면 열교환기 온도(열교환기에서 냉매가 끓는 온도)와 공기 온도가 같다면 열교환은 일어나지 않는다. 상기 온도차 dT 를 줄이는 방법 중 하나는 열교환기에 유입되는 공기온도와 열교환기 내부에서 냉매 끓는 온도(이하, "열교환온도" ) 와의 차를 줄이는 것이다. 이를 위해서는 열교환기 내부 압력을 변경하여서 열교환기 온도를 조절하여야 하고, 이것은 압축기의 소비전력과 관계가 있음은 당연하다.In more detail, if the temperature of the heat exchanger (the temperature at which the refrigerant boils in the heat exchanger) and the air temperature are the same, heat exchange does not occur. One of the methods of reducing the temperature difference dT is to reduce the difference between the air temperature entering the heat exchanger and the refrigerant boiling temperature (hereinafter, “heat exchange temperature”) inside the heat exchanger. For this, it is necessary to control the heat exchanger temperature by changing the pressure inside the heat exchanger, which is obviously related to the power consumption of the compressor.

승용차 에어컨의 경우 전기 압축기 용량은 는 3.5 kW 정도이고, 열교환기 팬은 150 W 정도이다. 따라서, 열교환기의 열교환량(Q = c·m·dT)을 같게 유지하면서, 팬 소비전력을 늘리고 압축기 소비전력을 줄이면 에어컨의 효율은 개선될 것이다. 이를 위해서는 응축온도와 증발온도를 개별적으로 조절하는 기술이 필요하다.In the case of a passenger car air conditioner, the electric compressor capacity is about 3.5 kW, and the heat exchanger fan is about 150 W. Therefore, while maintaining the same heat exchange amount (Q = c·m·dT) of the heat exchanger, increasing the fan power consumption and reducing the power consumption of the compressor will improve the efficiency of the air conditioner. For this, it is necessary to individually control the condensation temperature and evaporation temperature.

< 요소 기술 설명><Element technical description>

이하 도1 및 도2를 참조하여서 응축온도와 증발온도를 개별적으로 조절하는 요소 기술에 대하여 설명한다.Hereinafter, with reference to Figures 1 and 2 will be described with respect to the element technology for individually adjusting the condensation temperature and evaporation temperature.

이하, 일반적인 에어컨 시스템에 냉매를 주입하는 과정에 대하여 설명한다. 에어컨 배관 설치가 완료되면, 진공펌프로 상기 배관 내부를 진공으로 만든다. 배관 내부가 진공이 되면, 에어컨 외부의 ( 전자저울 위에 있는 ) 냉매통과 저압라인을 연결하고 압축기를 가동하고, 외부 냉매통의 밸브를 열면 외부 냉매통에서 히트펌프로 냉매가 충전된다. 그리고, 설정된 무게의 냉매가 충전되면 냉매충전을 정지한다. 그러면, 고압과 저압이 적절히 형성된다. 예를 들면 제1 냉방사이클 (81)-(82)-(83)-(84) 과 같이 된다. 여기서, 냉매를 충전(이하, "제1 제어")하면 고압(HP)과 저압(LP)이 모두 ( 진공에서 저압, 진공에서 고압으로 ) 증가(1)함을 알 수 있다. 반대로, 냉매를 회수(이하, "제2 제어")하면 고압(HP)과 저압(LP)이 모두 ( 저압에서 진공, 고압에서 진공으로 ) 감소(2)함을 알 수 있다.Hereinafter, a process of injecting refrigerant into a general air conditioning system will be described. When the air conditioner piping installation is completed, the inside of the piping is vacuumed with a vacuum pump. When the inside of the pipe becomes vacuum, connect the refrigerant cylinder (on the electronic scale) outside the air conditioner and the low pressure line, start the compressor, and open the valve of the external refrigerant cylinder to charge the refrigerant with a heat pump from the external refrigerant cylinder. Then, when the refrigerant of the set weight is charged, the refrigerant charging is stopped. Then, high pressure and low pressure are properly formed. For example, the first cooling cycle (81)-(82)-(83)-(84). Here, it can be seen that when the refrigerant is charged (hereinafter referred to as "first control"), both the high pressure (HP) and the low pressure (LP) increase (1) from vacuum to low pressure and from vacuum to high pressure. Conversely, it can be seen that when the refrigerant is recovered (hereinafter referred to as "second control"), both the high pressure (HP) and the low pressure (LP) decrease (2) from low pressure to vacuum, high pressure to vacuum.

또 다르게 설명하면, 고압과 저압이 적절히 형성되어 있는 냉방회로에, 외부에서 상기 회로 저압에 냉매를 추가로 충전하면, 상기 추가된 냉매는 저압에만 전부 있지 않고 (고압·저압이 안정될 때까지) 고압으로 일부 이동하게 된다. 여기서, 냉매를 충전하면 고압(HP)과 저압(LP)이 모두 증가(1)함을 알 수 있다. 반대로, 냉매를 회수하면 고압(HP)과 저압(LP)이 모두 감소(2)함은 당연하다.In other words, if the refrigerant circuit is additionally charged with the circuit low pressure from the outside in a cooling circuit in which high pressure and low pressure are properly formed, the added refrigerant is not only in the low pressure (until the high pressure and the low pressure are stabilized). It will move partly under high pressure. Here, it can be seen that when the refrigerant is charged, both the high pressure (HP) and the low pressure (LP) increase (1). Conversely, when the refrigerant is recovered, it is natural that both the high pressure (HP) and the low pressure (LP) decrease (2).

제1 냉방사이클 (81)-(82)-(83)-(84) 이 형성된 상태에서, 팽창밸브를 더 닫거나 압축기의 단위시간당 냉매 압축량을 더 늘리면(이하, 고압과 저압의 차가 증가하는 "제3 제어"), 고압(HP)은 증가하고 저압(LP)은 감소(3)하여서 제2 냉방사이클 (91)-(92)-(93)-(94) 와 같이 될 수 있다. 또한, 제2 냉방사이클 (91)-(92) -(93)-(94) 이 형성된 상태에서 팽창밸브를 더 열거나 압축기의 단위시간당 냉매 압축량을 줄이면(이하, 고압과 저압의 차가 감소하는 "제4 제어"), 고압(HP)은 감소하고 저압(LP)은 증가(4)하여서 제1 냉방사이클 (81)-(82)-(83)-(84) 와 같이 될 수 있다.When the first cooling cycle (81)-(82)-(83)-(84) is formed, further closing the expansion valve or increasing the amount of refrigerant compression per unit time of the compressor (hereinafter, the difference between the high pressure and the low pressure increases) 3rd control"), the high pressure (HP) increases and the low pressure (LP) decreases (3) to become the second cooling cycle (91)-(92)-(93)-(94). In addition, when the expansion valve is further opened or the refrigerant compression amount per unit time of the compressor is reduced in the state in which the second cooling cycles 91, 92, 93, and 94 are formed, the difference between the high pressure and the low pressure decreases. "4th control"), the high pressure (HP) decreases and the low pressure (LP) increases (4) to become the first cooling cycle (81)-(82)-(83)-(84).

제1 제어(1) 또는 제2 제어(2)를 하면 고압과 저압은 모두 증가(UU)하거나 감소 (DD) 하고, 제3 제어(3) 또는 제4 제어(4)를 하면 고압이 증가(u)하면 저압은 감소(d)하고, 고압이 감소(d)하면 저압은 증가(u)한다. 따라서, 두 압력이 한쪽 방향으로 움직이는 제어와 반대 방향으로 움직이는 제어를 조합하면 일 측 압력을 유지하면서 타 측 압력을 조절할 수 있다.When the first control (1) or the second control (2), both the high pressure and the low pressure increase (UU) or decrease (DD), and the third control (3) or the fourth control (4) increases the high pressure ( When u), the low pressure decreases (d), and when the high pressure decreases (d), the low pressure increases (u). Therefore, when the control in which the two pressures move in one direction and the control in the opposite direction is combined, the pressure on the other side can be adjusted while maintaining the pressure on one side.

예를 들어서, 제1 제어(1) 과 제3 제어(3)를 동시에 또는 순차적으로 수행하면 고압은 증가하고, 저압은 상쇄 되어서 변동되지 않을 수 있다. (이하, "증발온도를 유지하면서 응축온도를 높이는 단계") 또한, 제1 제어(1) 과 제4 제어(4)를 동시에 또는 순차적으로 수행하면 저압은 증가하고, 고압은 상쇄되어서 변동되지 않을 수 있다. (이하, "응축온도를 유지하면서 증발온도를 높이는 단계") 또한, 제2 제어(2) 와 제3 제어(3)를 동시에 또는 순차적으로 수행하면 저압은 감소하고, 고압은 상쇄되어서 변동되지 않을 수 있다. (이하, "응축온도를 유지면서 증발온도를 낮추는 단계") 또한, 제2 제어(2) 와 제4 제어(4)를 동시에 또는 순차적으로 수행하면 고압은 감소하고, 저압은 상쇄되어서 변동되지 않을 수 있다. (이하, "증발온도를 유지하면서 응축온도를 낮추는 단계") 이때, 과냉도 및 과열도는 되도록이면 설계값으로 유지하는 것이 바람직하다.For example, if the first control 1 and the third control 3 are performed simultaneously or sequentially, the high pressure may increase and the low pressure may be offset, so that it does not fluctuate. (Hereinafter, "the step of increasing the condensation temperature while maintaining the evaporation temperature") In addition, if the first control 1 and the fourth control 4 are performed simultaneously or sequentially, the low pressure increases, and the high pressure is offset, so that it does not fluctuate. Can. (Hereinafter, "the step of raising the evaporation temperature while maintaining the condensation temperature") Also, if the second control (2) and the third control (3) are performed simultaneously or sequentially, the low pressure decreases and the high pressure cancels out and does not fluctuate. Can. (Hereinafter, "the step of lowering the evaporation temperature while maintaining the condensation temperature") Also, if the second control (2) and the fourth control (4) are performed simultaneously or sequentially, the high pressure decreases and the low pressure cancels out and does not fluctuate. Can. (Hereinafter, "the step of lowering the condensation temperature while maintaining the evaporation temperature") At this time, it is desirable to maintain the supercooling degree and the superheating degree as much as possible.

제3 제어(3) 와 제4 제어(4)를 하면 고압과 저압을 변경하지 않으면서 단위 시간당 냉매 순환량을 조절할 수도 있다. 보다 상세하게는, 제3 제어에서는 압축기의 단위시간당 냉매 압축량을 더 늘려서 고압과 저압의 차을 더 늘리고, 제4 제어에서는 팽창밸브를 더 열어 고압과 저압의 차를 더 줄이면, 고압과 저압은 변동되지 않지만, 단위 시간당 회로를 순환하는 냉매량은 더 늘릴 수 있다. 한편, 제3 제어와 제4 제어의 목적물을 바꾸면 회로를 순환하는 냉매량은 더 줄일수 있음은 당연하다. (이하, "응축온도와 증발온도를 유지하면서 열교환량을 조절하는 단계")When the third control (3) and the fourth control (4) are performed, the refrigerant circulation amount per unit time may be adjusted without changing the high pressure and the low pressure. More specifically, in the third control, the amount of refrigerant compression per unit time of the compressor is further increased to further increase the difference between high pressure and low pressure, and in the fourth control, the expansion valve is further opened to further reduce the difference between high pressure and low pressure. However, the amount of refrigerant circulating in the circuit per unit time can be further increased. On the other hand, it is natural that the amount of refrigerant circulating in the circuit can be further reduced by changing the objects of the third control and the fourth control. (Hereinafter, "Step of adjusting the heat exchange amount while maintaining the condensation temperature and evaporation temperature")

이상, 고압과 고압을 개별적으로 조절할 수 있는 방법에 대하여 설명하였다.In the above, a method of individually controlling high pressure and high pressure has been described.

이하 도2 내지 도4를 참고하여, 본 발명에 따른 히트펌프에서 증발온도를 더 높게 되도록 제어하는 일 실시예 (에어컨 냉방 모드)를 설명한다. 도4 는 증발기의 증발온도를 더 높게 되도록 제어하는 순서의 예이다. Hereinafter, an embodiment (air-conditioning cooling mode) of controlling the evaporation temperature to be higher in the heat pump according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4. 4 is an example of a procedure for controlling the evaporation temperature of the evaporator to be higher.

도4 에서 제어순서(100)은 제4 제어 및 제1 제어를 연속으로 2번 한 예이다. 초기상태 (L0) 에서 제4 제어를 수행하면 고압은 내려오고, 저압은 올라가서 상태 (L1)이 된다. 원하는 대로 저압이 올라가서 증발온도는 더 높게 되었지만, 고압이 내려와서 응축온도가 목표 응축온도(HP_t)보다 낮아졌다. 여기서 제1 제어를 수행하면, 냉매가 충전되어서 고압 및 저압이 모두 상승하여서 상태 (L2) 가 된다. 즉, 저압의 증발온도는 더욱 상승하여서 목표 증발온도(LP_t)에 더 가까워지고, 고압은 목표 응축온도(HP_t)를 유지하게 된다. 상태 (L3) 및 상태 (L4) 는 제4 제어 및 제1 제어를 순차적으로 한 번 더 반복 (다르게 표현하면, 응축온도를 유지하면서 증발온도를 높이는 단계를 한번 더 실행) 한 것을 도시한 것이다. 그러면, 저압은 (LP_rise)를 따라서 상승하여서 목표 저압(LP_t)에 도달하게 된다. 제어순서(100)에서 상기 제1 제어는 "냉매를 충전하는 단계", "증발온도를 높이는 단계" 및 "응축기 목표온도(HP_t)를 유지하도록 조절하는 단계" 라 칭할 수 있다. 그리고 제4 제어는 "증발온도를 높이는 단계"라 칭할 수 있다.4, the control procedure 100 is an example in which the fourth control and the first control are successively performed twice. When the fourth control is performed in the initial state (L0), the high pressure goes down, and the low pressure goes up to the state (L1). As desired, the low pressure increased and the evaporation temperature became higher, but the high pressure lowered and the condensation temperature became lower than the target condensation temperature (HP_t). When the first control is performed here, the refrigerant is charged, and both the high pressure and the low pressure rise, and the state (L2) is reached. That is, the evaporation temperature of the low pressure is further increased to become closer to the target evaporation temperature LP_t, and the high pressure maintains the target condensation temperature HP_t. State L3 and state L4 show that the fourth control and the first control are sequentially repeated once more (in other words, the step of increasing the evaporation temperature while maintaining the condensation temperature is performed once more). Then, the low pressure rises along (LP_rise) to reach the target low pressure (LP_t). In the control procedure 100, the first control may be referred to as "step of filling the refrigerant", "step of increasing the evaporation temperature" and "step of adjusting to maintain the target temperature (HP_t) of the condenser". Further, the fourth control may be referred to as a “step of increasing the evaporation temperature”.

도4 에서 제어순서(101)은 제어순서(100)과 동일하게 제4 제어와 제1 제어 를 사용하지만, 제1 제어를 먼저 수행하는 경우이다. 초기상태 (L0a) 에서 제1 제어를 수행하면, 냉매가 충전되어서 고압 및 저압이 모두 상승하여서 상태 (L1a) 이 된다. 원하는 대로 저압이 올라가서 증발온도는 더 높게 되었지만, 고압도 올라가서 응축온도가 목표 응축온도(HP_t) 보다 높아졌다. 여기서 제4 제어를 수행하면 고압은 내려오고, 저압은 올라가서 상태 (L2a)이 된다. 즉, 저압의 증발온도는 더욱 상승하여서 목표 증발온도(LP_t)에 더 가까워지고, 고압은 목표 응축온도(HP_t)를 유지하게 된다. 상태 (L3a) 및 상태 (L4a) 는 제1 제어 및 제4 제어를 순차적으로 한 번 더 반복(다르게 표현하면, 응축온도를 유지하면서 증발온도를 높이는 단계를 한번 더 실행) 한 것을 도시한 것이다. 그러면, 저압은 (LP_rise)를 따라서 상승하여서 목표 저압(LP_t)에 도달하게 된다. 제어순서(101)에서 상기 제1 제어는 "냉매를 충전하는 단계" 및 "증발온도를 높이는 단계" 칭할 수 있다. 그리고 제4 제어는 "응축기 목표온도(HP_t)를 유지하도록 조절하는 단계" 및 "증발온도를 높이는 단계"라 칭할 수 있다. In FIG. 4, the control procedure 101 uses the fourth control and the first control in the same manner as the control procedure 100, but is the case in which the first control is performed first. When the first control is performed in the initial state (L0a), the refrigerant is charged, so that both the high pressure and the low pressure rise and become the state (L1a). As desired, the low pressure increased and the evaporation temperature became higher, but the high pressure also increased and the condensation temperature became higher than the target condensation temperature (HP_t). Here, when the fourth control is performed, the high pressure is lowered, and the low pressure is raised to the state (L2a). That is, the evaporation temperature of the low pressure is further increased to become closer to the target evaporation temperature LP_t, and the high pressure maintains the target condensation temperature HP_t. State L3a and state L4a show that the first control and the fourth control are sequentially repeated one more time (in other words, the step of increasing the evaporation temperature while maintaining the condensation temperature is performed once more). Then, the low pressure rises along (LP_rise) to reach the target low pressure (LP_t). In the control procedure 101, the first control may be referred to as “step of filling the refrigerant” and “step of increasing the evaporation temperature”. In addition, the fourth control may be referred to as "steps of adjusting to maintain the target temperature HP_t of the condenser" and "steps of increasing the evaporation temperature".

이상, 현재의 증발온도보다 더 높게 증발기의 목표 증발온도를 설정한 경우 응축기의 응축온도를 유지하면서 상기 목표 증발온도를 달성하는 방법에 대하여 상세히 설명하였다.In the above, a method of achieving the target evaporation temperature while maintaining the condensation temperature of the condenser has been described in detail when the target evaporation temperature is set higher than the current evaporation temperature.

도5에서 제어순서(200)은 현재 응축온도(HP_0)보다 더 높게 응축기의 목표 응축온도(HP_t)를 설정하고, 증발기의 증발온도(LP_t)를 유지하면서 상기 목표 응축온도(HP_t)를 달성하는 것을 도시한 예이다. 여기서는 냉매를 충전하는 제1 제어 및 고압과 저압의 차가 증가하는 제3 제어를 사용(다르게 표현하면, 증발온도를 유지하면서 응축온도를 높이는 단계를 실행) 하였다. 제어순서(200)에서 상기 제1 제어는 "냉매를 충전하는 단계" 및 "응축온도를 높이는 단계"라 칭할 수 있다. 그리고 제3 제어는 "증발기 목표온도(LP_t)를 유지하도록 조절하는 단계" 및 "응축온도를 높이는 단계" 라 칭할 수 있다. In FIG. 5, the control procedure 200 sets a target condensation temperature (HP_t) of the condenser higher than the current condensation temperature (HP_0) and achieves the target condensation temperature (HP_t) while maintaining the evaporator's evaporation temperature (LP_t). This is an example of showing. Here, the first control for filling the refrigerant and the third control for increasing the difference between the high pressure and the low pressure were used (in other words, a step of increasing the condensation temperature while maintaining the evaporation temperature was performed). In the control sequence 200, the first control may be referred to as “step of filling the refrigerant” and “step of increasing the condensation temperature”. In addition, the third control may be referred to as "step of adjusting to maintain the evaporator target temperature LP_t" and "step of increasing the condensation temperature".

도5에서 제어순서(150)은 현재 증발온도(LP_0)보다 더 낮게 증발기의 목표 증발온도(LP_t)를 설정하고, 응축기의 응축온도(HP_t)를 유지하면서 상기 목표 증발온도(LP_t)를 달성하는 것을 도시한 예이다. 여기서는 냉매를 회수하는 제2 제어 및 고압과 저압의 차가 증가하는 제3 제어를 사용(다르게 표현하면, 응축온도를 유지하면서 증발온도를 낮추는 단계를 실행)하였다. 제어순서(150)에서 상기 제2 제어는 "냉매를 회수하는 단계", "증발온도를 낮추는 단계" 및 "응축기의 목표 응축온도(HP_t)를 유지하도록 조절하는 단계" 라 칭할 수 있다. 그리고 제3 제어는 "증발온도를 낮추는 단계"라 칭할 수 있다. In FIG. 5, the control procedure 150 sets the target evaporation temperature LP_t of the evaporator lower than the current evaporation temperature LP_0, and achieves the target evaporation temperature LP_t while maintaining the condenser condensation temperature HP_t. This is an example of showing. Here, the second control for recovering the refrigerant and the third control for increasing the difference between the high pressure and the low pressure were used (in other words, a step of lowering the evaporation temperature while maintaining the condensation temperature) was performed. In the control sequence 150, the second control may be referred to as “recovering refrigerant”, “lowering evaporation temperature” and “adjusting to maintain the target condensation temperature HP_t of the condenser”. Further, the third control may be referred to as a “step of lowering the evaporation temperature”.

도5에서 제어순서(250)은 현재 응축온도(HP_0)보다 더 낮게 응축기의 목표 응축온도(HP_t)를 설정하고, 증발기의 증발온도(LP_t)를 유지하면서 상기 목표 응축온도(HP_t)를 달성하는 것을 도시한 예이다. 여기서는 냉매를 회수하는 제2 제어 및 고압과 저압의 차가 감소하는 제4 제어를 사용(다르게 표현하면, 증발온도를 유지하면서 응축온도를 낮추는 단계를 실행)하였다. 제어순서(250)에서 상기 제2 제어는 "냉매를 회수하는 단계" 및 "응축온도를 낮추는 단계" 라 칭할 수 있다. 그리고 제4 제어는 "증발기 목표온도(LP_t)를 유지하도록 조절하는 단계" 및 "응축온도를 낮추는 단계" 라 칭할 수 있다.In FIG. 5, the control procedure 250 sets the target condensation temperature HP_t of the condenser lower than the current condensation temperature HP_0 and achieves the target condensation temperature HP_t while maintaining the evaporator temperature LP_t. This is an example of showing. Here, the second control for recovering the refrigerant and the fourth control for reducing the difference between the high pressure and the low pressure were used (in other words, a step of reducing the condensation temperature while maintaining the evaporation temperature) was performed. In the control procedure 250, the second control may be referred to as “recovering the refrigerant” and “reducing the condensation temperature”. In addition, the fourth control may be referred to as "steps of adjusting to maintain the evaporator target temperature LP_t" and "steps of lowering the condensation temperature".

종래의 에어컨은 어느 정도 가동되어서 냉방 부하량이 감소한 경우에는 실외기 및 실내기 팬이 최대속력 이하로 회전하게 된다. 그리고, 종래의 에어컨은 증발온도 및 응축온도를 개별적으로 조절할 수 없기 때문에 같은 부하(열교환량)을 유지하면서 효율(COP)을 높일 수가 없었다.When a conventional air conditioner is operated to some extent and the cooling load is reduced, the outdoor unit and the indoor unit fan rotate below the maximum speed. In addition, since the conventional air conditioner cannot individually control the evaporation temperature and the condensation temperature, it is impossible to increase the efficiency (COP) while maintaining the same load (heat exchange amount).

본 실시예에 의하면, 증발기의 증발온도는 변하지 않게 하면서, 응축기의 응축온도를 낮출 수 있다. 따라서, 냉방 부하량이 최대 정격보다 작은 경우는 실외 열교환기의 열교환량(Q = c·m·dT)을 동일하게 유지하면서, 압축기 소비전력을 줄이고 실외기 팬의 소비전력을 늘려서 에어컨의 성능(COP)을 높일 수 있다. 여기서, 실외기 팬의 소비전력을 늘린다는 것은 "실외기 팬의 회전 속도를 더 높인다." 또는 "단위 시간당 이송한 공기 무게를 더 늘린다."로 해석 할 수 있음은 당연하다. 또한 압축기 소비전력을 줄인다는 것은 압축기를 별도로 제어하지 않고도, 제어순서 (100) (250) 과 같이 고압과 저압의 차가 줄어들면 압축기 소비전력이 줄어듦을 포함하는 것은 당연하다.According to this embodiment, it is possible to lower the condensation temperature of the condenser without changing the evaporation temperature of the evaporator. Therefore, when the cooling load is smaller than the maximum rating, the heat exchange amount (Q = c·m·dT) of the outdoor heat exchanger is kept the same, while reducing the power consumption of the compressor and increasing the power consumption of the outdoor fan, the performance of the air conditioner (COP). Can increase. Here, increasing the power consumption of the outdoor unit fan means "to increase the rotation speed of the outdoor unit fan." Or, it can be interpreted as "the weight of air transported per unit time is increased." In addition, reducing the power consumption of the compressor does not separately control the compressor, and it is natural that the power consumption of the compressor is reduced when the difference between the high pressure and the low pressure is reduced, as in the control procedures 100 and 250.

또한, 종래의 냉매 (충전량) 조절수단이 없는 에어컨은 어느정도 가동되어서 냉방 부하량이 감소된 경우는 실내기 팬이 저속으로 회전하게 된다. 본 실시예에 의하면, 증발기의 증발온도를 변경하여도 응축기의 응축온도는 변하지 않는다. 따라서, 냉방 부하량이 최대 정격보다 작은 경우는 실내 열교환기의 열교환량 (Q = c·m·dT)을 동일하게 유지하면서, 압축기 소비전력을 줄이고 실내기 팬의 소비전력을 늘려서 에어컨의 성능(COP)를 높일 수 있다. 이때, 압축기의 초당 냉매 압축체적은 줄어든다. 하지만 저압이 상승하였기 때문에 1회 압축 냉매량은 증가하여서, 초당 냉매압축량은 압축체적이 줄어든 만큼 비례하여 줄지는 않는다.In addition, the air conditioner without the conventional refrigerant (charge amount) control means is operated to some extent, and when the cooling load is reduced, the indoor unit fan rotates at a low speed. According to this embodiment, even if the evaporation temperature of the evaporator is changed, the condensation temperature of the condenser does not change. Therefore, when the cooling load is less than the maximum rating, while maintaining the same heat exchange amount (Q = c·m·dT) of the indoor heat exchanger, the performance of the air conditioner is reduced by reducing the power consumption of the compressor and increasing the power consumption of the indoor fan (COP) Can increase. At this time, the refrigerant compression volume per second of the compressor is reduced. However, because the low pressure has increased, the amount of compressed refrigerant once increases, and the amount of refrigerant compressed per second does not decrease proportionally as the compressed volume decreases.

본 발명에 의한 히트펌프는 효율을 높이기 위하여 압축기의 소비전력은 줄이고, 열교환기 팬의 소비전력을 늘려야 한다. 실내기 팬의 경우는 사람이 불쾌감을 느끼지 않을 정도로 높이는 것이 바람직하다. 반면에, 에너지 절감을 생각하면,상기 실내 열교환기 팬의 소비전력 최대치는 상기 팬의 최대정격 소비전력인 것이 바람직하다. 자동차의 경우 차량 운행에 의한 외부소음의 유입에 의하여 상기 팬의 소음을 사람이 느끼지 못할 수도 있다. 또한, 소음에 민감한 사람과 둔감한 사람이 있기 때문에 불쾌감을 느끼기 시작하는 팬의 소비전력을 꼭 찝어서 하나의 수치로 설정하기는 힘들다. 따라서, 차량이 정지하였을 때 사용자가 소정의 소비전력을 입력하면, 상기 입력값을 참고하여서 차량 운행 조건별로 불쾌감을 느끼기 시작하는 팬의 소비전력을 설정하는 것이 바람직하다. In order to increase the efficiency of the heat pump according to the present invention, the power consumption of the compressor must be reduced, and the power consumption of the heat exchanger fan must be increased. In the case of the indoor fan, it is desirable to increase it so that a person does not feel uncomfortable. On the other hand, when considering energy saving, it is preferable that the maximum power consumption of the indoor heat exchanger fan is the maximum rated power consumption of the fan. In the case of a car, a person may not be able to feel the noise of the fan due to the inflow of external noise due to vehicle operation. In addition, since there are people who are sensitive to noise and people who are insensitive, it is difficult to set the power consumption to a single value by taking the power consumption of the fan starting to feel uncomfortable. Therefore, when the user inputs a predetermined power consumption when the vehicle is stopped, it is preferable to set the power consumption of the fan starting to feel discomfort for each vehicle driving condition by referring to the input value.

그리고, 실외기 팬의 경우는 실외기의 소음이 실내로 유입되어 사람이 불쾌감을 느끼지 않을 정도로 높이는 것이 바람직하다. 실내와 실외사이에 방음이 잘된 경우는 실외기 팬을 허용된 최대전력으로 구동할 수 있음은 당연하다. In addition, in the case of the fan of the outdoor unit, it is preferable to increase the noise of the outdoor unit into the room so that a person does not feel uncomfortable. If soundproofing is good between indoor and outdoor, it is natural that the fan of outdoor unit can be driven with the maximum power allowed.

이상의 설명에서 본 발명에 의한 히트펌프는, 목표온도가 증가한 경우 (100)(200)는 냉방회로에 냉매를 충전하여야 함을 알 수 있다. 또한, 목표온도가 감소하는 경우(150)(250)는 냉방회로에서 냉매를 회수하여야 함을 알 수 있다.In the above description, it can be seen that, in the heat pump according to the present invention, when the target temperature increases, the (100) (200) needs to charge the refrigerant in the cooling circuit. In addition, it can be seen that when the target temperature decreases (150) (250), the refrigerant must be recovered from the cooling circuit.

본 발명의 히트펌프 제어개념은 난방에도 적용할 수 있음은 당연하다. 따라서, 에어컨의 목표 증발온도를 설정하는 단계는, "실내 열교환기의 열교환 부하량을 참고하여 내부 열교환기의 열교환 온도를 설정하는 단계"로 해석하는 것이 바람직하다. 그리고, 에어컨의 목표 응축온도를 설정하는 단계는 "실외 열교환기의 열교환 부하량을 참고하여 외부 열교환기의 열교환 온도를 설정하는 단계"로 해석하는 것이 바람직하다.It is natural that the heat pump control concept of the present invention can be applied to heating. Therefore, the step of setting the target evaporation temperature of the air conditioner is preferably interpreted as "the step of setting the heat exchange temperature of the internal heat exchanger with reference to the heat exchange load of the indoor heat exchanger." Then, the step of setting the target condensation temperature of the air conditioner is preferably interpreted as "the step of setting the heat exchange temperature of the external heat exchanger with reference to the heat exchange load of the outdoor heat exchanger."

이하 도6 을 참조하여 본 발명에 적합한 히트펌프(600)의 일 예를 설명한다.Hereinafter, an example of a heat pump 600 suitable for the present invention will be described with reference to FIG. 6.

히트펌프(600)은 압축기(C), 응축기(HEX_C), 팽창밸브(EXV) 및 증발기(HEX_E)를 포함하는 "회로"가 밀폐된 냉매라인을 통해 연결된다. 그리고, 상기 팽창밸브(EXV)와 병열로 냉매 저장탱크(RS1)가 설치된다. 상기 팽창밸브(EXV) 입구와 상기 탱크(RS1) 입구 사이에는 "회로"에서 냉매를 회수하는 회수밸브(vvd)가 설치된다. 그리고 상기 팽창밸브(EXV) 출구와 상기 탱크(RS1) 출구 사이에는 "회로"로 냉매를 충전하는 충전밸브(vvc)가 설치된다. 상기 냉매 저장탱크(RS1)은 기액분리 기능을 가지는 것이 바람직하다. The heat pump 600 is connected through a refrigerant line in which a “circuit” including a compressor C, a condenser HEX_C, an expansion valve EXV, and an evaporator HEX_E is sealed. Then, the refrigerant storage tank RS1 is installed in parallel with the expansion valve EXV. Between the inlet of the expansion valve (EXV) and the inlet of the tank (RS1), a recovery valve (vvd) for recovering refrigerant in a “circuit” is installed. And between the expansion valve (EXV) outlet and the tank (RS1) outlet is provided with a filling valve (vvc) for filling the refrigerant with a "circuit". It is preferable that the refrigerant storage tank RS1 has a gas-liquid separation function.

여기서 상기 냉매 저장탱크(RS1), 상기 회수밸브(vvd) 및 상기 충전밸브(vvc)는 상기 "회로"에 냉매를 충전하거나, 상기 "회로"로부터 냉매를 회수 하는 역할(이하, "냉매 (충전량) 조절수단")을 한다.Here, the refrigerant storage tank (RS1), the recovery valve (vvd) and the charging valve (vvc) charges the refrigerant in the "circuit" or recovers the refrigerant from the "circuit" (hereinafter, "refrigerant (charge amount) ) Adjustment means").

이하, 히트펌프(600) 설치 시 냉매를 충전하는 방법을 설명한다. 먼저, 히트펌프(600) 배관을 설치한 후 모든 밸브(EXV)(vvd)(vvc)를 열고, 진공펌프를 이용하여서 "회로" 와 냉매 저장탱크(RS1) 내부를 진공상태로 만든다. 그리고 회수밸브(vvd)를 완전히 닫는다. 히트펌프(600) 외부의 냉매통을 압축기(C) 입구와 연결하고, 압축기(C)를 가동하고, 외부 냉매통의 밸브를 열면 외부 냉매통에서 히트펌프(600)으로 냉매가 충전된다. 규정된 냉매량을 충전되면 외부 냉매통 밸브를 완전히 잠근다. 이상의 절차로 종래의 냉매 (충전량) 조절수단이 없는 히트펌프와 같은 응축온도와 증발온도를 구현 할 수 있다.Hereinafter, a method of charging the refrigerant when the heat pump 600 is installed will be described. First, after installing the heat pump 600 piping, all the valves (EXV) (vvd) (vvc) are opened, and the inside of the "circuit" and the refrigerant storage tank (RS1) is vacuumed using a vacuum pump. Then, the recovery valve (vvd) is completely closed. When the refrigerant cylinder outside the heat pump 600 is connected to the inlet of the compressor C, the compressor C is operated, and the valve of the external refrigerant cylinder is opened, the refrigerant is charged from the external refrigerant cylinder to the heat pump 600. When the prescribed amount of refrigerant is charged, the external refrigerant cylinder valve is completely closed. With the above procedure, it is possible to implement condensation temperature and evaporation temperature, such as a heat pump without a conventional refrigerant (charge amount) control means.

이하, 히트펌프(600)의 "회로"에서 냉매를 회수하여 냉매 저장탱크(RS1)에 저장하는 제2 제어에 대하여 설명한다. 먼저 냉매 회수밸브(vvd)를 열면, "회로"의 고압은 높고, 저장탱크(RS1) 내부는 진공이기 때문에 응축된 냉매가 "회로"에서 저장탱크(RS1)으로 회수되면서 팽창된다. 일정량의 냉매가 저장탱크(RS1)으로 회수되면 더 이상 냉매가 회수되지 않을 수 있다. 이때는 냉매충전밸브(vvc)를 조금 열어서 저장탱크(RS1) 내부의 기체를 배출하면 냉매회수가 계속된다. 한편, 냉매충전밸브(vvc)를 열 때는 팽창밸브(EXV)를 조금 닫아서 증발기(HEX_E) 내부로 유입되는 냉매량이 충전밸브(vvc)를 조작하기 이전과 동일하게 되도록 하는 것도 바람직하다.Hereinafter, a second control in which the refrigerant is recovered from the “circuit” of the heat pump 600 and stored in the refrigerant storage tank RS1 will be described. First, when the refrigerant recovery valve (vvd) is opened, the high pressure of the "circuit" is high and the inside of the storage tank RS1 is vacuum, so the condensed refrigerant is recovered from the "circuit" to the storage tank RS1 and expanded. When a certain amount of refrigerant is recovered into the storage tank RS1, the refrigerant may not be recovered any more. At this time, if the refrigerant charge valve (vvc) is opened slightly to discharge the gas inside the storage tank (RS1), the refrigerant recovery continues. On the other hand, when opening the refrigerant charge valve (vvc), it is also preferable to close the expansion valve (EXV) a little so that the amount of refrigerant flowing into the evaporator (HEX_E) is the same as before operating the charge valve (vvc).

이하, 히트펌프(600)의 "회로"에 냉매를 충전하는 제1 제어에 대하여 설명한다. 회수밸브(vvd)는 닫혀있는 상태에서 충전밸브(vvc)를 (조금) 열면 압축기의 흡입력에 의하여 냉매 저장탱크(RS1) 내부의 기체냉매가 이동하여서 "회로"에 충전된다. 최종적으로는 저압라인의 압력과 냉매 저장탱크(RS1) 내부 압력이 같아질 때까지 냉매가 "회로"로 충전된다. Hereinafter, the first control for filling the "circuit" of the heat pump 600 with the refrigerant will be described. When the filling valve vvc is opened (slightly) in the closed valve vvd, the gas refrigerant inside the refrigerant storage tank RS1 is moved by the suction force of the compressor to be charged to the "circuit". Finally, the refrigerant is charged into the "circuit" until the pressure in the low pressure line and the pressure inside the refrigerant storage tank (RS1) are equal.

제3 제어 및 제4 제어는 실시예 1과 동일 하므로 상세한 설명은 생략한다.The third control and the fourth control are the same as those in the first embodiment, and detailed descriptions thereof will be omitted.

이상의 설명으로 제1 제어 내지 제4 제어가 히트펌프(600)에서 가능하다. 따라서 본 실시예 에서 설명된 절차를 사용하여서 히트펌프(600)을 구동하면 응축온도와 증발온도를 개별적으로 조절할 수 있음은 당연하다.As described above, the first control to the fourth control are possible in the heat pump 600. Therefore, it is natural that the condensation temperature and the evaporation temperature can be individually controlled by driving the heat pump 600 using the procedure described in this embodiment.

한편, 냉매 충전밸브(vvc)와 회수밸브(vvd)을 모두 잠그고 장시간이 지나면, 냉매 저장탱크(RS1) 내부의 냉매가 기화를 하여서 저장탱크(RS1)압력이 응축기 내부압력보다 더 높아질 수도 있다. 그러면, 냉매를 회수할 때 냉매 회수 시간이 평소보다 더 많이 걸릴 수 있다. 따라서, 평상시에는 상기 냉매 충전밸브 (vvc) 및 회수밸브(vvd)를 모두 잠그고 있기보다는, "회로"를 순환하는 냉매 대부분(예, 98% 냉매 순환량)은 팽창밸브(EXV)를 통하여 순환하고, 순환하는 냉매 일부(예 2% 냉매 순환량)은 항상 상기 저장탱크(RS1)을 통과할 수 있도록 하여서, 상기 저장탱크(RS1)내부 압력이 고압과 저압 사이의 압력이 되도록 하는 것이 바람직하다.On the other hand, when the refrigerant charge valve (vvc) and the recovery valve (vvd) are both closed and a long time passes, the refrigerant in the refrigerant storage tank (RS1) evaporates, so that the pressure in the storage tank (RS1) may be higher than the internal pressure of the condenser. Then, when recovering the refrigerant, the refrigerant recovery time may take longer than usual. Therefore, rather than locking both the refrigerant charge valve (vvc) and the recovery valve (vvd) normally, most of the refrigerant circulating in the "circuit" (eg, 98% refrigerant circulation) circulates through the expansion valve EXV, It is preferable that a portion of the circulating refrigerant (eg, 2% refrigerant circulation amount) is always allowed to pass through the storage tank RS1, so that the pressure inside the storage tank RS1 becomes a pressure between high pressure and low pressure.

도7의 히트펌프(700)은 냉매 충전밸브(vvc)가 저장탱크(RS2)와 압축기(C) 입구 사이에 설치된 경우를 예시한 것이다. 히트펌프(700)의 저장탱크(RS2)는 실외기에 설치되는 것이 바람직하다. 그리고 히트펌프(600)에는 냉매 저장탱크(RS1)가 팽창밸브 (EXV)와 병열로 설치되었기 때문에 실내기에 상기 저장탱크(RS1)이 설치되는 것이 바람직하다. 자동차와 같이 실내기 공간이 협소한 경우는 히트펌프(700)이 바람직할 수도 있다.The heat pump 700 of FIG. 7 illustrates a case where the refrigerant filling valve vvc is installed between the storage tank RS2 and the compressor C inlet. The storage tank (RS2) of the heat pump 700 is preferably installed in the outdoor unit. In addition, since the refrigerant storage tank RS1 is installed in parallel with the expansion valve EXV in the heat pump 600, it is preferable that the storage tank RS1 is installed in the indoor unit. The heat pump 700 may be preferable when the indoor unit space is narrow, such as a car.

이하 도8 을 참조하여 본 발명에 적합한 히트펌프(800)의 일 예를 설명한다.Hereinafter, an example of a heat pump 800 suitable for the present invention will be described with reference to FIG. 8.

히트펌프(800)은 압축기(C), 응축기(HXE_C), 기계식 제1 팽창밸브(EXV1) 및 증발기(HEX_E)가 밀폐된 냉매라인을 통해 연결되어 히트펌프 "회로"를 구성한다. 그리고, 상기 팽창밸브(EXV1)와 병열로 전자식 제2 팽창밸브(EXV2)가 설치된다. 상기 증발기(HEX_E)에 공급되는 냉매량은 상기 제1 팽창밸브(EXV1) 및 상기 제2 팽창밸브(EXV2)로 조절된다. 여기서, 상기 제2 팽창밸브는 냉매를 회수하는 회수밸브(vvd), 냉매 저장탱크(RS3) 및 냉매를 충전하는 충전밸브(vvc)가 직렬로 연결된 것이다. 상기 제2 팽창밸브(EXV2)는 하나의 몸체로 형성되거나 상기 부품들이 조립되어 형성된 것 일 수도 있다. The heat pump 800 is a compressor (C), a condenser (HXE_C), a mechanical first expansion valve (EXV1) and an evaporator (HEX_E) is connected through a closed refrigerant line to constitute a heat pump "circuit". In addition, an electronic second expansion valve EXV2 is installed in parallel with the expansion valve EXV1. The amount of refrigerant supplied to the evaporator HEX_E is controlled by the first expansion valve EXV1 and the second expansion valve EXV2. Here, the second expansion valve is a recovery valve (vvd) for recovering refrigerant, a refrigerant storage tank (RS3), and a charging valve (vvc) for charging the refrigerant connected in series. The second expansion valve EXV2 may be formed of one body or may be formed by assembling the parts.

상기 제2 팽창밸브(EXV2)는 냉매를 팽창시키는 역할과, "회로"에 냉매를 충전하거나, "회로"에서 냉매를 회수 하는 역할(이하, "냉매 (충전량) 조절수단")을 한다. 이때, 상기 저장탱크 (RS3)에 저장될 수 있는 최대 냉매량은 히트펌프(800) 내부에 존재하는 총 냉매량의 1/2 이하인 것이 바람직하다. 여기서 상기 기계식 제1 팽창밸브(EXV1)은 모세관 일수도 있고, 열감응식 팽창밸브(TXV) 일 수도 있다.The second expansion valve EXV2 serves to expand the refrigerant and to charge the refrigerant in the "circuit" or to recover the refrigerant in the "circuit" (hereinafter, "refrigerant (charge amount) control means"). At this time, the maximum amount of refrigerant that can be stored in the storage tank (RS3) is preferably less than 1/2 of the total amount of refrigerant present in the heat pump 800. Here, the mechanical first expansion valve EXV1 may be a capillary tube or a thermally sensitive expansion valve TXV.

이하, 히트펌프(800)의 바람직한 일 구동예를 설명한다.Hereinafter, a preferred driving example of the heat pump 800 will be described.

먼저 제2 팽창밸브(EXV2) 내부의 냉매 회수밸브(vvd)를 완전히 잠그고, 냉매 충전밸브(vvc)를 완전히 개방한다. 그리고 압축기를 최대 설계 소비전력으로 구동한다. 그러면 고압과 저압의 차가 최대가 되는 설계압력이 형성된다. 이때 상기 증발기 (HEX_E)에 공급되는 냉매는 모두 제1 팽창밸브(EXV1)를 통하여 흐르게 된다. First, the refrigerant recovery valve (vvd) inside the second expansion valve (EXV2) is completely closed, and the refrigerant charging valve (vvc) is completely opened. And the compressor is driven with the maximum design power consumption. Then, the design pressure at which the difference between the high pressure and the low pressure becomes maximum is formed. At this time, all of the refrigerant supplied to the evaporator (HEX_E) flows through the first expansion valve (EXV1).

이하 냉매를 회수하는 방법에 대하여 설명한다. 제2 팽창밸브 내부의 회수밸브 (vvd)를 통하여 냉매 저장탱크(RS3)로 유입되는 냉매량이 충전밸브(vvc)를 통하여 유출되는 냉매량 보다 많게 되도록 상기 회수밸브(vvd) 와 충전밸브(vvc)의 개도를 조정한다. 그러면, 상기 저장탱크(RS3)에는 저장되는 냉매량이 증가하게 된다. (회로에서 냉매를 회수하는 방법)Hereinafter, a method of recovering the refrigerant will be described. Of the recovery valve (vvd) and the charging valve (vvc) so that the amount of refrigerant flowing into the refrigerant storage tank (RS3) through the recovery valve (vvd) inside the second expansion valve is greater than the amount of refrigerant flowing through the charging valve (vvc) Adjust the opening degree. Then, the amount of refrigerant stored in the storage tank RS3 increases. (How to recover refrigerant from the circuit)

이하 냉매를 충전하는 방법에 대하여 설명한다. 제2 팽창밸브 내부의 충전밸브 (vvc)를 통하여 유출되는 냉매량이 회수밸브(vvd)를 통하여 냉매 저장탱크 (RS3)로 유입되는 냉매량보다 많게 되도록 상기 회수밸브(vvd) 와 충전밸브(vvc)의 개도를 조정한다. 그러면, 상기 저장탱크(RS3)에 저장되어 있는 냉매량이 감소하게 된다. (회로에 냉매를 충전하는 방법)Hereinafter, a method of filling the refrigerant will be described. Of the recovery valve (vvd) and the charging valve (vvc) so that the amount of refrigerant flowing out through the charging valve (vvc) inside the second expansion valve is greater than the amount of refrigerant flowing into the refrigerant storage tank (RS3) through the recovery valve (vvd). Adjust the opening degree. Then, the amount of refrigerant stored in the storage tank (RS3) is reduced. (How to charge refrigerant in the circuit)

열교환기에서 열교환량(Q = c·m·dt)을 같게 유지 하면서 고압과 저압의 압력차를 줄이는 것은 상기 제2 팽창밸브(EXV2) 내부에 저장되는 냉매량을 조절 [ 냉매 (충전량) 조절기능 ] 하여서 수행 하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 회수밸브(vvd), 상기 저장탱크(RS3) 와 충전밸브(vvc)를 통과하는 냉매량으로 증발기(HEX_E)에 공급되는 냉매량을 조절( 팽창밸브 기능 ) 하는 것이 바람직하다.Reducing the pressure difference between high pressure and low pressure while maintaining the heat exchange amount (Q = c·m·dt) in the heat exchanger controls the amount of refrigerant stored in the second expansion valve (EXV2) [refrigerant (charge amount) control function] It is desirable to do so. And, it is preferable to control the amount of refrigerant supplied to the evaporator (HEX_E) with the amount of refrigerant passing through the recovery valve (vvd), the storage tank (RS3) and the filling valve (vvc) (expansion valve function).

고압을 낮추는 경우는, 예 도1 에서 (92)-(93) 을 (82)-(83) 으로 낮추는 경우, 먼저 응축기 팬의 소비전력을 더 높여서 과냉도를 더 크게 하고 ( "더 크게 하면서"를 포함하는 개념 ), 상기 냉매(충전량) 조절수단으로 냉매를 회수하여 달성하는 것이 바람직하다. 이것은 냉매를 회수하면 응축온도가 낮아지면서 과냉도가 낮아지기 때문 [ 도1 (92)-(93) 및 (82)-(83) 참고 ] 이다.In the case of lowering the high pressure, for example, when lowering (92)-(93) to (82)-(83) in FIG. 1, first, increase the power consumption of the condenser fan to increase the supercooling degree (while "larger"). Concept comprising a), it is preferable to achieve by recovering the refrigerant with the refrigerant (charge amount) control means. This is because when the refrigerant is recovered, the condensation temperature decreases and the supercooling degree decreases (see FIGS. 1 (92)-(93) and (82)-(83)).

저압을 높이는 경우는 ( 예 도3 에서 (14)-(11) 을 (14b)-(11b) 로 높이는 경우 ) 먼저 증발기 팬의 소비전력을 더 높여서 과열도를 더 크게 하고 ( "더 크게 하면서"를 포함하는 개념 ), 상기 냉매(충전량) 조절수단으로 냉매를 충전하여 달성하는 것이 바람직하다. 이것은 저압이 변하는 도중에 압축기에서 액압축이 발생하는 것을 방지하기를 바라기 때문이다.In case of increasing the low pressure (e.g., (14)-(11) in FIG. 3 is increased to (14b)-(11b)), first increase the power consumption of the evaporator fan to increase the superheat degree (while "larger") Concept comprising a), it is preferable to achieve by charging the refrigerant with the refrigerant (charge amount) control means. This is because it is desired to prevent liquid compression from occurring in the compressor while the low pressure is changing.

종래의 냉매 (충전량) 조절수단이 없는 에어컨은 어느 정도 가동되어서 냉방 부하량이 감소된 경우는 실내기 팬이 저속으로 회전하게 된다. 그리고 이때, 응축기의 응축온도 및 증발기의 증발온도를 조절할 수 없었다. When the air conditioner without the conventional refrigerant (charge amount) control means is operated to some extent, when the cooling load is reduced, the indoor unit fan rotates at a low speed. And, at this time, the condensation temperature of the condenser and the evaporation temperature of the evaporator could not be adjusted.

본 실시예에 의하면, 응축기의 응축온도를 유지하면서 증발기의 증발온도를 높일 수 있다. 그리고 증발기의 증발온도를 유지하면서 응축기의 응축온도를 낮출 수 있다. 즉, 고압과 저압의 압력차를 줄여서 히트펌프의 효율을 개선할 수 있다. 따라서, 냉방 부하량이 최대 정격보다 작은 경우는 열교환기의 열교환량 (Q = c·m·dT)을 동일하게 유지하면서, 압축기 소비전력을 줄이고 열교환기 팬의 소비전력을 늘려서 히트펌프의 성능(COP)를 개선할 수 있다. 여기서, 열교환기 팬의 소비전력을 늘린다는 것은 "열교환기 팬의 회전 속도를 더 높인다." 또는 "단위 시간당 이송한 공기 무게를 더 늘린다."로 해석 할 수 있음은 당연하다. 그리고 압축기 소비전력을 줄인다는 것은 압축기를 별도로 제어하지 않고도, 제어순서 (100) (250) 과 같이 고압과 저압의 차가 줄어들면 압축기 소비전력이 줄어듬을 포함하는 것은 당연하다.According to this embodiment, it is possible to increase the evaporation temperature of the evaporator while maintaining the condensation temperature of the condenser. In addition, it is possible to lower the condensation temperature of the condenser while maintaining the evaporation temperature of the evaporator. That is, it is possible to improve the efficiency of the heat pump by reducing the pressure difference between high pressure and low pressure. Therefore, when the cooling load is less than the maximum rating, the heat exchanger performance (COP) is reduced by reducing the power consumption of the compressor and increasing the power consumption of the heat exchanger fan while maintaining the same heat exchange amount (Q = c·m·dT) of the heat exchanger. ) Can be improved. Here, increasing the power consumption of the heat exchanger fan means "to increase the rotational speed of the heat exchanger fan." Or, it can be interpreted as "the weight of air transported per unit time is increased." And reducing the power consumption of the compressor does not control the compressor separately, and it is natural that the power consumption of the compressor is reduced when the difference between the high pressure and the low pressure is reduced as in the control procedures 100 and 250.

본 발명을 실시함에 있어서 주의해야 할 사항들 중에서, 첫 번째는 냉매 (충전량) 조절수단에 단열시공을 잘 하는 것이다. 냉매 조절수단 내부의 저장공간에는 고압과 저압의 중간압력이 형성된다. 액체 냉매가 회수밸브(vvd)를 통하여 상기 저장공간으로 유입되면 일부는 기체로 상이 변하고, 이때 액체·기체 의 비율은 상기 저장공간 압력에 따라 다르다. [ 도1, (93)-(94) 참고 ] 만약 단열이 잘 되지 않아서, 외부에서 열이 침투하거나 외부로 열이 유출되면 액체 기체의 비율이 달라져서, 원하지 않는 액체·기체 비율을 형성할 수 있기 때문이다. 그리고 두 번째는, 회부밸브(vvd) 와 충전밸브(vvc)가 상기 저장공간에 연결되는 물리적 위치 선정에 주의하여야 한다. 이 위치 선정이 잘못되면, 상기 저장공간에서 냉매가 유출되도록 조작을 하였지만 냉매가 유출되지 않고 상기 저장공간에 계속 뭉쳐 있을 수도 있기 때문이다.Among the matters to be noted in carrying out the present invention, the first is to perform a good thermal insulation on the refrigerant (charge amount) control means. Medium pressure between high pressure and low pressure is formed in the storage space inside the refrigerant control means. When the liquid refrigerant flows into the storage space through the recovery valve (vvd), part of the phase changes to gas, and the ratio of the liquid and gas varies depending on the storage space pressure. [Refer to Figs. 1, (93)-(94)] If the insulation is not good, if the heat penetrates from the outside or the heat flows out, the proportion of the liquid gas will change, which may result in an undesired liquid-gas ratio. Because. And second, attention should be paid to the selection of the physical location where the return valve (vvd) and the filling valve (vvc) are connected to the storage space. This is because if the location selection is wrong, the operation is performed so that the refrigerant flows out of the storage space, but the refrigerant does not flow out and may be stuck in the storage space.

도9 히트펌프(900)은, 도8 히트펌프(800)에서 제1 팽창밸브(EXV1)을 제거하고, 냉매 저장탱크(RS3)을 기액분리가 가능한 저장탱크(RS4)로 변경하고, 상기 기액분리기 (RS4) 내부의 기체를 압축기(C)로 인젝션( 보다 넓은 의미의 용어는 "공급") 할 수 있도록 변경한 것이다. 냉매를 충전 및 회수하는 방법은 히트펌프(800)과 동일한 원리로 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.The heat pump 900 of FIG. 9 removes the first expansion valve EXV1 from the heat pump 800 of FIG. 8, changes the refrigerant storage tank RS3 into a storage tank RS4 capable of gas-liquid separation, and the gas liquid The gas inside the separator (RS4) has been modified so that it can be injected into the compressor (C) (in a broader sense the term "supply"). The method of charging and recovering the refrigerant is possible on the same principle as the heat pump 800, so a detailed description is omitted.

이하 도8 과 도10 을 참조하여 본 발명에 적합한 히트펌프(800)을 제어하는 방법의 일 예를 설명한다.Hereinafter, an example of a method for controlling a heat pump 800 suitable for the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 10.

도8 히트펌프(800)의 구성은 앞선 설명에서 상세히 하였으므로 생략한다. 다만 본 실시예에서, 제1 팽창밸브(EXV1)는 모세관, 온도 감응식(이하, "TXV"), 압력 감응식(이하, "PXV"), 전자식(이하, "EEV") 등의 팽창밸브를 사용하여도 된다. The configuration of the heat pump 800 of FIG. 8 has been described in detail in the preceding description and is therefore omitted. However, in this embodiment, the first expansion valve (EXV1) is a capillary tube, temperature-sensitive (hereinafter, "TXV"), pressure-sensitive (hereinafter, "PXV"), electronic (hereinafter, "EEV") expansion valve, such as You may use

본 실시예에서는 TXV 를 제1 팽창밸브(EXV1)으로 하여서 설명한다. 제2 팽창밸브(EXV2)를 제외한 나머지 부품 제어는 독립적으로 실시한다. 더욱 상세하게는, 압축기(C), 응축기 팬(FN_C), 과냉도 등의 제어는 독립된 제어기가 관리한다. 그리고, 제2 팽창밸브(EXV2)는 응축온도 (고압에서 냉매가 끓는 온도, 이하 "고압" 이라고도 표현할 수 있음) 를 참조하는 또 다른 독립된 제어기가 관리한다. (물론 하나의 제어기가, 독립적인 두 개의 제어루틴으로 동시제어를 할 수도 있다.)In this embodiment, TXV is described as the first expansion valve EXV1. Control of the rest of the parts except for the second expansion valve (EXV2) is performed independently. More specifically, the control of the compressor (C), condenser fan (FN_C), supercooling, etc. is managed by an independent controller. In addition, the second expansion valve EXV2 is managed by another independent controller that refers to the condensation temperature (the temperature at which the refrigerant boils at high pressure, hereinafter also referred to as "high pressure"). (Of course, one controller can simultaneously control two independent control routines.)

이하, 히트펌프(800)에서 바람직한 제2 팽창밸브(EXV2)의 제어순서 일 예를 설명한다. 설명의 편의상, 회수밸브(vvd)와 충전밸브(vvc)의 개도가 같으면 같은 양의 냉매가 두 밸브를 통과하고, 개도가 한쪽이 크면 그쪽에 더 많은 냉매가 통과한다고 가정하고 설명한다. 실제에서는 각 밸브 양단 압력 차에 의해 위의 가정과 다를 수 있음은 당연하다.Hereinafter, an example of a control procedure of the second expansion valve EXV2 that is preferable in the heat pump 800 will be described. For convenience of description, it is assumed that the same amount of refrigerant passes through the two valves when the opening degree of the recovery valve (vvd) and the filling valve (vvc) are the same, and more refrigerant passes through the two valves when the opening degree is large. In practice, it is natural that the pressure difference across each valve may be different from the above assumption.

< 초기화 단계 (s_init) ><Initialization step (s_init)>

제2 팽창밸브(EXV2)를 제어하는데 필요한 전원 공급이 개시되면, 회수밸브(vvd)의 개도를 충전밸브(vvc) 보다 작게 되도록 제어하여서 상기 저장공간의 내부에 있는 냉매를 비우는 단계(s_init)를 실시한다. 구체적인 수치로 일 예를 들면, 회수밸브(vvd) 개도는 2%, 충전밸브(vvc) 개도는 100% 로 설정한다. 압축기(C)가 동작을 개시하면, 응축온도(cv_2)는 상승하게 된다.When the power supply required to control the second expansion valve EXV2 is started, the opening of the recovery valve vvd is controlled to be smaller than the charging valve vvc to empty the refrigerant in the storage space (s_init). Conduct. As a specific value, for example, the opening of the recovery valve (vvd) is set to 2%, and the opening of the filling valve (vvc) is set to 100%. When the compressor C starts operating, the condensation temperature cv_2 rises.

설정된 초기화 단계(s_init) 시간이 경과 되거나, 고압이 목표고압 보다 높게 되면, 충전밸브(vvc)의 개도를 ( 예, 100% 에서 2% 로) 줄여서 초기화 단계를 종료한다. 목표고압의 설정은 응축온도에서 응축기와 열교환을 하는 공기의 온도와의 차가 일정한 값이 되도록 하여 구할수 있다. When the set initialization step (s_init) time has elapsed or the high pressure is higher than the target high pressure, the opening step of the filling valve (vvc) is reduced (eg, from 100% to 2%) to end the initialization step. The target high pressure can be set by setting the difference between the condensing temperature and the temperature of the air exchanging heat with the condenser to be a constant value.

< 고압제어 단계 (hp_ctrl) ><High pressure control step (hp_ctrl)>

충전밸브(vvc) 개도는 고정하고 (또는 개도가 고정된 밸브를 사용하고), 회수밸브(vvd)를 제어하여서 목표고압을 달성한다. 회수밸브(vvd) 개도가 충전밸브(vvc)보다 더 크면, 회로에서 냉매가 회수되어서 팽창밸브(EXV2) 내부의 저장공간(RS3)에 저장(이하, “냉매 회수단계”)된다. 반대로 더 작으면, 상기 저장공간(RS3)에서 회로로 냉매가 충전(이하, "냉매 충전단계") 된다. 고압을 측정하여서 목표고압과 비교하고, 상기 회수밸브(vvd)를 제어하여 목표고압을 달성할 수 있다. 산업에서 많이 사용하고 있는 PID, PI, Fuzzy 제어 등으로 구현할 수 있음은 당연하다. The opening degree of the filling valve vvc is fixed (or a valve having a fixed opening degree is used), and the recovery valve vvd is controlled to achieve a target high pressure. When the opening degree of the recovery valve vvd is greater than that of the charging valve vvc, the refrigerant is recovered from the circuit and stored in the storage space RS3 inside the expansion valve EXV2 (hereinafter, referred to as “refrigerant recovery step”). Conversely, if it is smaller, the refrigerant is charged from the storage space RS3 to the circuit (hereinafter, referred to as “refrigerant charging step”). By measuring the high pressure and comparing with the target high pressure, the target high pressure can be achieved by controlling the recovery valve (vvd). It is natural that it can be implemented with PID, PI, Fuzzy control, etc., which are widely used in industry.

회수밸브(vvd)를 고정하고 (또는 개도가 고정된 밸브를 사용하고), 충전밸브(vvc)를 제어하여서 목표고압을 달성할 수도 있다. 이것은 상기 두 밸브의 상대적인 개도가 냉매의 충전과 회수를 결정하기 때문이다. 여기서, 고정되는 밸브의 개도는 "냉매 배분을 일상 운전에서 제1 팽창밸브(EXV1)와 제2 팽창밸브(EXV2)에 어떻게 할 것인가”에 의하여 결정된다.The target high pressure may be achieved by fixing the recovery valve vvd (or using a valve with a fixed opening degree) and controlling the filling valve vvc. This is because the relative opening degree of the two valves determines the filling and recovery of the refrigerant. Here, the opening degree of the fixed valve is determined by "how to distribute the refrigerant to the first expansion valve EXV1 and the second expansion valve EXV2 in daily operation".

냉매의 충전·회수에 의하여 고압이 목표고압 부근에서 조금씩 변동할 경우, TXV 는 냉매의 충전·회수가 없는 때와 같이 잘 동작할 것이다. 이때, 상기 TXV 개도는 냉방부하의 크기에 비례함은 당연하다. 그리고, 통상 과열도 제어에 많이 사용하는 전자식 팽창밸브(EEV) 를 제1 팽창밸브(EXV1)로 사용할 경우에도 잘 동작함은 당연하다.When the high pressure fluctuates slightly around the target high pressure due to the charge/recovery of the refrigerant, the TXV will work as well as when there is no charge/recovery of the refrigerant. At this time, it is natural that the opening degree of TXV is proportional to the size of the cooling load. In addition, it is natural that the electronic expansion valve (EEV), which is commonly used for superheat control, works well even when used as the first expansion valve (EXV1).

회로에 충전된 총 냉매량과 고압과 저압의 차는 비례한다. 하지만, 회로에 냉매를 저장할 수 있는 부품 (예, 리시버, 어큐뮬레이터…… ) 이 있으면 비례하지 않을 수도 있음에 주의하여야 한다. 제2 팽창밸브(EXV2) 내부에 저장되는 최대 냉매량은 리시버 드라이어의 선정 기준을 사용하여 구하는 것이 바람직하다.The total amount of refrigerant charged in the circuit and the difference between high pressure and low pressure are proportional. However, it should be noted that if the circuit has components that can store refrigerant (eg, receiver, accumulator……), it may not be proportional. It is preferable to obtain the maximum amount of refrigerant stored in the second expansion valve EXV2 using the selection criteria of the receiver dryer.

충전밸브(vvc) 와 회수밸브(vvd) 내부에 냉매를 바이패스 시키는 오리피스를 추가하여서, 상기 오리피스를 제2 팽창밸브(EXV2)를 바이패스하는 모세관 즉 제1 팽창밸브(EXV1) 역할을 수행하게 할 수 있다.By adding an orifice for bypassing the refrigerant inside the filling valve (vvc) and the return valve (vvd), the orifice serves as a capillary that bypasses the second expansion valve (EXV2), that is, the first expansion valve (EXV1). can do.

그리고, 앞서 설명한 제어방법은 도9 히트펌프(900)에도 적용할 수 있음은 당연하다. 이때, 충전밸브(vvc) 와 회수밸브(vvd)에는 상기 밸브들을 바이패스하는 오리피스가 상기 밸브들 내부에 있는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 밸브들은 최소 개도가 설정되어서 그 이하로는 설정을 할 수 없도록 하는 것도 바람직하다. 여기서, 상기 오리피스 및 상기 최소 개도는 제1 팽창밸브 (EXV1) 역할을 수행한다. 즉, 상기 제2 팽창밸브(EXV1) 은 제1 팽창밸브(EXV1) 역할도 수행한다. 상기 제2 팽창밸브(EXV2)로 과열도를 제어하고자 할 때는, 충전밸브(vvc) 와 회수밸브(vvd)의 개도를 동시에 줄이고, 동시에 늘려서 수행하는 것이 바람직하다.And, it is natural that the control method described above can be applied to the heat pump 900 of FIG. 9. At this time, the filling valve (vvc) and the recovery valve (vvd) is preferably an orifice that bypasses the valves inside the valves. In addition, it is preferable that the valves have a minimum opening degree so that they cannot be set below. Here, the orifice and the minimum opening degree serve as a first expansion valve EXV1. That is, the second expansion valve EXV1 also serves as the first expansion valve EXV1. When it is desired to control the superheating degree with the second expansion valve EXV2, it is preferable to simultaneously reduce the opening degree of the filling valve vvc and the recovery valve vvd, and increase them simultaneously.

히트펌프(900)에서 제2 팽창밸브(EXV2)의 개도에 근거하여서 상기 목표 응축온도를 조절할 수도 있다. The target condensation temperature may be adjusted based on the opening degree of the second expansion valve EXV2 in the heat pump 900.

냉매 저장수단에서 냉매가 압축기 입구로 바로 공급되어서 압축기를 냉각하는 용도(인젝션 기능 포함)로 사용될 수도 있다. 이때는, 상기 냉매 저장수단에서 압축기로 바로 공급되는 유량이 너무 많으면 효율이 낮아지므로 적정량의 냉매가 흐르도록 제어를 하는 것이 요구된다. Refrigerant may be used in the refrigerant storage means to cool the compressor (including injection function) by supplying the refrigerant directly to the compressor inlet. At this time, if the flow rate directly supplied from the refrigerant storage means to the compressor is too large, the efficiency is lowered, so it is required to control the refrigerant to flow in an appropriate amount.

본 실시예는 ( 본 발명에 따른 목표 응축온도를 달성하는 ) 응축기 팬 속도 제어방법에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 목표 응축온도(t_tc)를 달성하면서, Q=c·m·dT 공식에 의하여 같은 양의 열을 교환하면서도 전체 소비전력을 낮추어 히트펌프의 효율을 높이는 응축기 팬 속도 제어방법에 관한 것이다.This embodiment relates to a condenser fan speed control method (to achieve the target condensation temperature according to the present invention). More specifically, while achieving the target condensation temperature (t_tc), while exchanging the same amount of heat according to the formula Q=c·m·dT, a method of controlling the condenser fan speed to increase the efficiency of the heat pump by lowering the total power consumption will be.

본 실시예의 응축기 팬 속도 제어방법은 과냉도 측정수단과 냉매 (충전량) 조절수단이 필요하다. The condenser fan speed control method of this embodiment requires a supercooling degree measurement means and a refrigerant (charge amount) control means.

이하, 응축기 팬 속도 제어 절차에 대하여 설명한다.Hereinafter, a condenser fan speed control procedure will be described.

1) 팬 속도 제어기에 전원공급이 개시되면, 목표 응축온도(예, t_tc= 45 ℃ =외기온도 +10 ℃), 목표 과냉도(예, t_sc=5℃) 및 상기 팬의 초기 속도(예, fspd=95%)를 설정하는 초기화 단계가 필요하다. 여기서, 목표 응축온도(t_tc)는 다음과 같이 설정하는 것이 바람직하다. a) Q=c·m·dT 공식에서 최적의 응축온도(tc)를 목표 응축온도(t_tc)로 한다. b) 다수의 실험으로 최적 응축온도(tc) 및 최적 팬 속도(fspd)를 구할 수 있고, 이때 구한 것을 목표 응축온도(t_tc)로 한다. 상기 두 경우 모두, 같은 양의 열을 교환하면서 소비전력을 낮추고자 하는 것이 목적이고, dT 를 가변하기 위해서 응축온도를 능동적으로 제어하기 때문에 본 발명에서는 Q=c·m·dT 공식으로 구한 것이라고 보아야 한다. 그리고 응축 온도를 조절하기 위해서는 냉매 (충전량) 조절수단이 필요함은 당연하다.1) When power is supplied to the fan speed controller, the target condensing temperature (eg, t_tc= 45°C = outside temperature +10°C), the target supercooling rate (eg, t_sc=5°C) and the initial speed of the fan (eg, fspd=95%). Here, it is preferable to set the target condensation temperature t_tc as follows. a) In the formula Q=c·m·dT, the optimal condensation temperature (tc) is set as the target condensation temperature (t_tc). b) The optimum condensing temperature (tc) and the optimum fan speed (fspd) can be obtained by a number of experiments, and the obtained one is the target condensing temperature (t_tc). In both cases, the purpose is to lower the power consumption while exchanging the same amount of heat, and since the condensation temperature is actively controlled to vary dT, it should be considered that the present invention is calculated by the formula Q=c·m·dT. do. And it is natural that a refrigerant (charge amount) control means is required to control the condensation temperature.

전원투입 후 초기 대기시간이 지나면, 응축기 팬 속도 조절을 개시하는 것이 바람직하다. After the initial standby time after the power is turned on, it is desirable to start adjusting the fan speed of the condenser.

먼저, 2) 응축온도(tc) 와 과냉도(sc)를 측정한다. 이때, 응축온도(tc)는 응축기 출구에서 냉매의 압력을 측정하고, 상기 측정된 압력에서 냉매가 끓는 온도(bubble point, boiling point, 이하 “응축온도”라 칭함)로 구하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 압력 측정지점에서 온도를 측정하고, 상기 “응축온도”(tc) 와 상기 실측온도와의 차로 과냉도(sc)를 구하는 것이 바람직하다.First, 2) The condensation temperature (tc) and the supercooling degree (sc) are measured. At this time, the condensation temperature (tc) is preferably measured by measuring the pressure of the refrigerant at the outlet of the condenser and the temperature at which the refrigerant boils (bubble point, boiling point, hereinafter referred to as “condensation temperature”). In addition, it is preferable to measure the temperature at the pressure measurement point, and obtain the supercooling degree (sc) as a difference between the “condensation temperature” (tc) and the measured temperature.

그리고 3) 상기 팬 속도(fspd)를 제어하여서 목표 과냉도(t_sc)를 달성한다. And 3) by controlling the fan speed (fspd) to achieve the target supercooling (t_sc).

한편, 4) 상기 측정된 “응축온도”(tc) 를 참고하면서, 냉매 (충전량) 조절수단으로 목표 응축온도(t_tc)를 달성한다. 이때, 목표 과냉도(t_sc)와 목표 응축온도(t_tc)는 서로 독립 제어로 달성할 수 있음은 당연하다.Meanwhile, 4) while referring to the measured “condensation temperature” (tc), the target condensation temperature (t_tc) is achieved by the refrigerant (charge amount) control means. At this time, it is natural that the target supercooling degree t_sc and the target condensing temperature t_tc can be achieved by independent control of each other.

예를 들어서, 도11 참조, 부하가 작아서 [ 예, 20g 냉매를 1초에 열교환 하여야 할 경우, (20 g/s) ] 팬 속도(fspd) 50 % 에서 과냉도(sc)가 5 ℃ 가 된다. 그리고 냉매를 (40 g/s) 열교환 하여야 할 경우는 팬 속도(fspd) 75 % 에서 과냉도(sc)가 5 ℃ 가 된다. 그리고 모든 크기의 부하에서 응축온도(tc)는 목표 응축온도(t_tc) 이다.For example, see FIG. 11, the load is small [eg, when 20 g refrigerant must be exchanged in 1 second (20 g/s)], the supercooling degree (sc) becomes 5°C at 50% of the fan speed (fspd). . And when the refrigerant needs to be exchanged (40 g/s), the supercooling (sc) becomes 5°C at 75% of the fan speed (fspd). And at all sizes of load, the condensation temperature (tc) is the target condensation temperature (t_tc).

이상의 제어절차는 응축기 팬 용량이 충분히 큰 경우에 적용된다. 즉, 새로운 히트펌프를 설계할 때 바람직한 제어방법이다. The above control procedure is applied when the condenser fan capacity is sufficiently large. That is, it is a preferable control method when designing a new heat pump.

이하 도12 을 참조하여서 설명한다. 도12 는 가변용량 압축기를 사용할 때 부하 크기에 따른 응축기 팬 제어방법의 일 예이다. 이것은, 이미 설치된 히트펌프를 개조할 때 바람직한 제어방법이다.This will be described below with reference to FIG. 12. 12 is an example of a method for controlling a condenser fan according to a load size when using a variable capacity compressor. This is a preferable control method when retrofitting an already installed heat pump.

먼저 냉매 (충전량) 조절수단이 없는 종래기술에서, 압축기 압축속도가 높아지면 응축온도(o_tc)와 응축기 팬 속도(o_fspd)는 같이 상승한다. 열교환 요구량이 냉매 20 g/sec 인 경우, 종래기술에서는 응축기 온도(o_tc)가 50 ℃ 이다. 그리고, 응축기 팬 속도(o_fspd)는 20 % 이다. Q=c·m·dT 공식으로 같은 양의 열을 교환하여 효율을 개선할 때는, 응축온도(n_tc)는 목표 응축온도(t_tc) 45 ℃ 로 종래보다 5 ℃ 낮고, 팬 속도(n_fspd)는 50 % 로 종래보다 30 % 더 높다. First, in the prior art without a refrigerant (charge amount) control means, when the compressor compression speed increases, the condensation temperature (o_tc) and the condenser fan speed (o_fspd) rise together. When the heat exchange demand is 20 g/sec of refrigerant, the condenser temperature (o_tc) is 50°C in the prior art. And, the condenser fan speed (o_fspd) is 20%. When exchanging the same amount of heat using the formula Q=c·m·dT to improve efficiency, the condensation temperature (n_tc) is the target condensation temperature (t_tc) 45℃, 5℃ lower than before, and the fan speed (n_fspd) is 50 %, which is 30% higher than before.

( 개조할 때, 팬을 더 높은 용량으로 교체하지 않은 경우에는 ) 열교환 요구량(다르게 표현하면 "압축기 속도")이 증가하면, 높은 부하에서는 팬 속도(n_fspd)가 포화되는 부하구간(예, 압축기 속도 60~100 %)이 발생 한다. 이 구간에서는 팬 속도를 더 높일 수 없기 때문에, 목표 응축온도(t_tc)를 무시하고, 응축온도(tc)를 더 높여 외부온도(t_ambient)와의 차를 더 증가시켜서 열교환 요구량을 종래와 같게 유지할 수 있다.If the heat exchange demand (or "compressor speed" in other words) increases, the fan speed (n_fspd) becomes saturated at high loads (eg compressor speed, if the fan is not replaced with a higher capacity when retrofitting). 60~100%) occurs. Since the fan speed cannot be further increased in this section, the target condensation temperature (t_tc) is ignored, and the condensation temperature (tc) is increased to further increase the difference from the external temperature (t_ambient) to maintain the heat exchange demand as before. .

이하, 응축기 팬 속도 제어 절차에 대하여 설명한다.Hereinafter, a condenser fan speed control procedure will be described.

먼저, 1) 소정의 값을 가지는 기준 팬 속도(예, d_fspd=95%)를 설정한다. First, 1) a reference fan speed having a predetermined value (eg, d_fspd=95%) is set.

2) 응축온도(tc) 와 과냉도(sc)를 측정한다. 이때 과냉도는 압력과 온도를 측정하여서 구하는 것이 바람직하다.2) Measure the condensation temperature (tc) and supercooling degree (sc). At this time, it is desirable to obtain the degree of supercooling by measuring pressure and temperature.

3) 팬 속도가 기준 팬 속도 이상( fspd >= d_fspd )이고, 응축 온도가 상기 목표 응축온도 미만( tc < t_tc ) 이면, fspd < d_fspd 조건을 만족하는 제일 큰 값을 팬 속도(fspd)로 설정한다. 이것은, 응축기 팬의 속도(fspd)를 가변 제어하여서 같은 양의 열을 교환하도록 할 것이냐, 아니면, 팬이 포화 되었기 때문에 응축온도(tc)를 가변 제어하여서 같은 양의 열이 교환되도록 할 것이냐를 선택하기 위해서 이다.3) If the fan speed is greater than or equal to the reference fan speed (fspd >= d_fspd ), and the condensing temperature is less than the target condensing temperature (tc <t_tc ), the largest value that satisfies the fspd <d_fspd condition is set as the fan speed (fspd) do. This selects whether the speed of the condenser fan (fspd) is variably controlled to exchange the same amount of heat, or the fan is saturated so that the same amount of heat is exchanged by variably controlling the condensation temperature (tc). It is to do.

4) 팬 속도가 기준 팬 속도 미만( fspd < d_fspd)이면, 팬 속도(fspd)를 제어하여서 과냉도(sc)를 조절하고, 냉매 충전량을 제어하여서 응축온도(tc)를 조절한다. [ 팬 속도가 포화되지 않았으므로 팬 속도(fspd)를 제어하여서 같은 열교환량 유지, 이때 종래 응축온도(o_tc)보다는 응축온도(n_tc)가 낮음. 또한 종래 팬 속도(o_fspd) 보다는 팬 속도(n_fspd)가 높음 ]4) If the fan speed is less than the reference fan speed (fspd <d_fspd), the fan speed fspd is controlled to control the supercooling degree sc, and the refrigerant charge is controlled to control the condensation temperature tc. [Since the fan speed is not saturated, the fan speed (fspd) is controlled to maintain the same amount of heat exchange. At this time, the condensation temperature (n_tc) is lower than the conventional condensation temperature (o_tc). Also, the fan speed (n_fspd) is higher than the conventional fan speed (o_fspd).]

5) 팬 속도가 기준 팬 속도 이상( fspd >= d_fspd)이면, [ 냉매 (충전량) 조절로 ] 응축온도(tc)를 제어하여서 과냉도(sc)를 조절한다. [ 팬 속도가 포화 되었으므로, 응축기 온도를 조절하여서 같은 열교환량을 유지, 이때 종래 응축온도(o_tc)보다는 응축온도(n_tc)가 낮음. 또한 종래 팬 속도(o_fspd) 보다는 팬 속도(n_fspd)가 높음 ]5) If the fan speed is greater than or equal to the standard fan speed (fspd >= d_fspd), control the condensation temperature (tc) by adjusting [refrigerant (charge amount)] to control the supercooling degree (sc). [Since the fan speed is saturated, the condenser temperature is controlled to maintain the same heat exchange amount. At this time, the condensation temperature (n_tc) is lower than the conventional condensation temperature (o_tc). Also, the fan speed (n_fspd) is higher than the conventional fan speed (o_fspd).]

6) 제어 절차 2 내지 5 를 반복하여 수행한다.6) Control procedures 2 to 5 are repeated.

위의 절차 1 내지 6으로 응축기 팬 속도를 제어하는 것은, 같은 양의 열을 교환하면서 소비전력을 낮추고자 하는 것이 목적이고, dT 를 가변하기 위해서 응축온도를 능동적으로 제어하기 때문에 본 발명에서는 Q=c·m·dT 공식으로 구한 것이라고 보아야 한다.Controlling the condenser fan speed by the above procedures 1 to 6 is to reduce power consumption while exchanging the same amount of heat, and in the present invention, Q= because the active temperature is controlled actively to change dT. It should be considered as obtained by the formula c·m·dT.

본 실시예는 ( 본 발명에 따른 목표 응축온도를 달성하는 ) 응축기 팬 속도 제어방법의 또 다른 일 예이다. 본 실시예는 실시예 5를 더욱 상세하게 설명한 것이므로, 중복되는 설명은 생략한다.This embodiment is another example of a method for controlling a condenser fan speed (to achieve a target condensation temperature according to the present invention). Since this embodiment has been described in more detail with respect to Example 5, redundant description is omitted.

히트펌프 성능평가 기준인 KS B ISO 15042 에 따른 온대기후의 건구 실외온도는 표준 냉방능력 시험조건은 35 ℃ 이고, 최대 냉방능력 시험조건은 43 ℃ 이고, 최소 냉방능력 시험조건은 21 ℃ 이다. 최대 냉방능력 시험조건에서 응축기가 열교환 할 수 있도록 냉매를 충전하여야 한다. 최대 냉방능력 시험조건을 상기 최소 기준에서 보면 14 ℃ 가 더 높고, 상기 표준 기준에서 보면 7 ℃ 가 더 높다. 이는, 최소 및 표준 기준에서는 냉매가 최적량보다 ( 상기 온도차들에 상응하는 만큼 ) 더 많이 충전됨을 의미한다. 이것은 외기 온도 및 부하에 적합한 최적 냉매량이 되도록 냉매량을 조절하면 히트펌프의 효율이 개선됨을 의미한다.According to KS B ISO 15042, a heat pump performance evaluation standard, the outdoor temperature of dry bulbs in the warm climate is 35℃ for the standard cooling capacity test condition, 43℃ for the maximum cooling capacity test condition, and 21℃ for the minimum cooling capacity test condition. The refrigerant should be charged so that the condenser can exchange heat under the maximum cooling capacity test conditions. The maximum cooling capacity test condition is 14°C higher when viewed from the minimum standard, and 7°C higher when viewed from the standard. This means that the refrigerant is charged more than the optimum amount (corresponding to the above temperature differences) in the minimum and standard standards. This means that the efficiency of the heat pump is improved when the amount of refrigerant is adjusted to be the optimum amount of refrigerant suitable for the outside temperature and load.

냉매 충전량 조절수단을 구비하면, 최적 냉매량으로 히트펌프가 동작할 수 있다. 그러면 전 부하영역에서 응축온도는 종래보다 더 낮아지게 된다. 부하에 적합한 열교환을 달성하기 위하여 응축기 팬 속도를 더 높여야 함은 당연하다.If the refrigerant filling amount adjusting means is provided, the heat pump can operate at the optimum refrigerant amount. Then, the condensation temperature in the full load region is lower than in the prior art. It is natural that the condenser fan speed must be increased to achieve heat exchange suitable for the load.

이하 도12 을 참조하여서 설명한다. 도12 는 외기온도가 35 ℃ 인 경우의 일 예이다.This will be described below with reference to FIG. 12. 12 is an example of the case where the ambient temperature is 35°C.

먼저, 냉매 충전량 조절수단이 없는 종래기술 경우, 응축온도는 (o_tc), 응축기 팬 속도는 (o_fspd) 와 같게 된다. 보다 상세하게는, 부하가 20% 에서 100% 로 증가하면 응축온도(o_tc) 및 팬 속도(o_fspd)는 모두 선형적으로 증가한다. 이때 과냉도(sc)는 소정의 값으로 일정하거나, 팬 속도(o_fspd)의 기울기 값에 따라서 조금씩 작아지거나, 조금씩 커질 수 있다. First, in the case of the prior art without the refrigerant filling amount control means, the condensation temperature is (o_tc), and the condenser fan speed is equal to (o_fspd). More specifically, when the load increases from 20% to 100%, both the condensation temperature (o_tc) and the fan speed (o_fspd) increase linearly. At this time, the subcooling degree sc may be constant at a predetermined value, or may be gradually decreased or gradually increased depending on the slope value of the fan speed o_fspd.

이하, 응축기 팬이 100% 이하로 구동할 때, 과냉도 및 목표 응축온도를 달성하는 방법(이하, “팬 속도 비포화구간 제어방법”) 에 대하여 설명한다. [ 도12 참고, (n_fspd_2) 에서 부하가 20% ~ 60% 인 구간 및 (n_fspd_1) ]Hereinafter, a method of achieving a supercooling degree and a target condensation temperature when the condenser fan is driven at 100% or less (hereinafter, “the fan speed non-saturation section control method”) will be described. [Refer to FIG. 12, in (n_fspd_2), a section with a load of 20% to 60% and (n_fspd_1)]

응축기 팬 속도 제어기에 전원공급이 개시되면, 응축기 팬의 초기 속도 (예, fspd=100%) 를 설정(단계 s30) 하는 것이 바람직하다.When power is supplied to the condenser fan speed controller, it is preferable to set the initial speed (eg, fspd=100%) of the condenser fan (step s30).

그리고 목표 응축온도(예, t_tc=외기온도 +10 ℃) 및 목표 과냉도(예, t_sc=5℃)를 설정(단계 s31) 한다. 이때 목표 응축온도(t_tc) 및 목표 과냉도(t_sc)는 외기 온도(t_amb), 습도, 부하의 크기, 응축온도 팬 속도 등에 따라서 그 값이 변할 수 있다. 많은 조건으로 실험을 하고, 그 중에서 최적이라고 판단되는 값을 테이블화 하여서 상기 목표 값들을 구할 수 있다. 또한, 목표 응축온도(t_tc)는 단순히 외기온도 보다 소정의 높은 값 (예, t_tc=45℃=외기온도 +10 ℃) 으로 할 수도 있다. 또한, 목표 응축온도(t_tc)는 외기온도 보다 소정의 높은 값이면서 부하의 크기에 따라서 선형적으로 증가 [ 예, t_tc=외기온도 +10 ℃ + a·cspd, 여기서 a=상수, cspd=(부하, 예, 압축기 속도) ] 할 수도 있다. [ (n_tc_2) 에서 압축기 속도가 60% ~ 100% 구간, (n_tc_1) 참고 ]Then, a target condensation temperature (eg, t_tc = outside temperature +10°C) and a target supercooling rate (eg, t_sc=5°C) are set (step s31). At this time, the target condensation temperature (t_tc) and the target supercooling degree (t_sc) may be changed according to the outside air temperature (t_amb), humidity, the size of the load, and the condensation temperature fan speed. The experiment can be performed under many conditions, and the target values can be obtained by tabulating values determined to be optimal among them. In addition, the target condensation temperature t_tc may be simply a predetermined higher value than the outside temperature (eg, t_tc = 45°C = outside temperature +10°C). In addition, the target condensation temperature (t_tc) is a predetermined higher value than the outside temperature and increases linearly with the size of the load [eg, t_tc = outside temperature +10 °C + a·cspd, where a=constant, cspd=(load , Eg, compressor speed) ]. [Compressor speed is 60% ~ 100% in (n_tc_2) section, refer to (n_tc_1)]

케이스 1) 부하가 20% 에서 100% 로 증가할 때, 목표 응축온도(t_tc)가 선형적으로 증가하는 경우(n_tc_1) 에 대하여 설명한다. 응축온도(tc)가 목표 응축온도 (n_tc_1), 과냉도(tc) 가 목표 과냉도 (예, t_sc=5℃)를 만족하는 팬 속도는 (n_fspd_1) 이 될 수 있다. 부하 전 영역에서, 종래의 응축온도(o_tc) 보다 본 발명에 의한 응축온도(n_tc_1) 가 낮다. 종래보다 응축온도가 낮기 때문에 같은 양의 열을 교환하려면, 종래의 팬 속도(o_fspd ) 보다 본 발명은 팬 속도(n_fspd_1) 가 높아야 함은 당연하다. 그 결과, 부하에 적합한 크기의 열을 교환하면서도, (정격 소비전력이 큰) 압축기 소비전력은 줄이고, (정격 소비전력이 작은) 응축기 팬 소비전력은 늘려서 전체 소비전력을 낮출 수 있다. Case 1) The case where the target condensing temperature t_tc increases linearly when the load increases from 20% to 100% (n_tc_1) will be described. The fan speed at which the condensation temperature tc satisfies the target condensation temperature (n_tc_1) and the subcooling degree tc (eg, t_sc=5°C) may be (n_fspd_1). In the entire load region, the condensation temperature (n_tc_1) according to the present invention is lower than the conventional condensation temperature (o_tc). It is natural that the fan speed (n_fspd_1) of the present invention should be higher than the conventional fan speed (o_fspd) to exchange the same amount of heat because the condensation temperature is lower than that of the prior art. As a result, it is possible to reduce the overall power consumption by exchanging heat of a size suitable for the load, while reducing the power consumption of the compressor (large power consumption) and increasing the power consumption of the condenser fan (small power consumption).

케이스 2) 일반적으로 가동시간이 많은 저부하 영역에서 효율을 더 높이는 방법이다. 전 부하 영역에서 목표 응축온도(t_tc)를 외기온도보다 소정의 값만큼 높게(예, t_tc=45℃=외기온도 +10 ℃)한다. 그리고 목표 과냉도 (예, t_sc=5℃)를 설정한다. 목표 응축온도(t_tc)가 일정한 값이기 때문에, 부하가 ( 20% 에서 60% 으로 ) 증가할 때, 목표 응축온도(t_tc)는 증가하지 않는다. 따라서, 냉매량 충전량 조절수단을 사용하여서 목표 응축온도(t_tc)를 달성하면서, 목표 과냉도(t_sc)도 달성하면서, 부하에 적합한 양의 열을 교환하려면, 케이스 1) 의 팬속도(n_fspd_1) 보다 더 높은 팬 속도(n_fspd_2)가 필요함은 당연하다.Case 2) In general, it is a method to increase the efficiency in a low load area with a lot of uptime. The target condensing temperature (t_tc) is set higher than the outside temperature by a predetermined value in the entire load area (for example, t_tc = 45°C = outside temperature +10°C). Then, the target supercooling degree (eg, t_sc=5°C) is set. Since the target condensing temperature (t_tc) is a constant value, when the load increases (from 20% to 60%), the target condensing temperature (t_tc) does not increase. Therefore, in order to achieve the target condensing temperature t_tc using the refrigerant amount filling amount adjusting means, and to achieve the target subcooling degree t_sc, and to exchange the amount of heat suitable for the load, it is more than the fan speed n_fspd_1 of the case 1). It is natural that a high fan speed (n_fspd_2) is required.

본 발명에서, 상기 케이스 1) 및 2) 에서 목표 과냉도(t_sc)는 응축기 팬 속도 제어(단계 s32)로 달성하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 속도 제어단계(s32) 이후에 응축온도(tc) 및 과냉도(sc)를 측정(단계 s33) 하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable to achieve the target subcooling degree t_sc in cases 1) and 2) with the condenser fan speed control (step s32). And it is preferable to measure the condensation temperature (tc) and the supercooling degree (sc) after the speed control step (s32) (step s33).

상기 측정된 응축온도가 목표 응축온도 이상 (즉, tc >= t_tc ) 이면, 상기 냉매 충전량 조절수단을 사용하여서 응축온도(tc)를 낮추어서 목표 응축온도(t_tc)가 달성되도록 조절하는 것(단계 s34)이 바람직하다.If the measured condensation temperature is greater than or equal to the target condensing temperature (ie, tc >= t_tc ), adjusting the target condensation temperature t_tc by lowering the condensation temperature tc using the refrigerant filling amount adjusting means (step s34) ) Is preferred.

그리고 상기 측정된 응축온도가 목표 응축온도 미만 (즉, tc<t_tc) 이면, 상기 냉매 충전량 조절수단을 사용하여서 응축온도(tc)를 높여서 목표 응축온도(t_tc)가 달성되도록 조절하는 것(단계 s35) 이 바람직하다. And if the measured condensing temperature is less than the target condensing temperature (ie, tc<t_tc), using the refrigerant filling amount adjusting means to increase the condensing temperature (tc) to adjust to achieve the target condensing temperature (t_tc) (step s35) ) Is preferred.

이상 바람직한 "팬 속도 비포화구간 제어방법”의 일 예를 설명하였다.One example of the preferred "fan speed non-saturation section control method" has been described.

이하, 응축기 팬이 100% 로 포화되어 구동될 때 과냉도 및 목표 응축온도를 달성하는 방법(이하, “팬 속도 포화구간 제어방법”) 에 대하여 설명한다. [ 도12 참고, (n_fspd_2) 에서 부하가 60% ~ 100% 인 구간 ]Hereinafter, a method of achieving the supercooling degree and the target condensation temperature when the condenser fan is saturated and driven at 100% (hereinafter, “the fan speed saturation section control method”) will be described. [Refer to Fig. 12, section where load is 60% to 100% in (n_fspd_2)]

먼저, 응축기 팬 속도 제어기에 전원공급이 개시되면, 응축기 팬의 초기 속도(예, fspd=100%)를 설정(단계 40, 단계 30과 같음) 하는 것이 바람직하다.First, when power is supplied to the condenser fan speed controller, it is preferable to set the initial speed (eg, fspd=100%) of the condenser fan (same as step 40 and step 30).

그리고 목표 응축온도(n_tc_2) 및 목표 과냉도(예, t_sc=5℃)를 설정(단계 s41, 단계 31과 같음) 한다. 이때 목표 응축온도(t_tc) 및 목표 과냉도(t_sc)는 외기 온도(t_amb), 습도, 부하의 크기, 응축온도 팬 속도 등에 따라서 그 값이 변할 수 있다. 많은 조건으로 실험을 하고, 그 중에서 최적이라고 판단되는 값을 테이블화 하여서 상기 목표 값들을 구할 수 있다. 또한, 목표 응축온도(t_tc)는 외기온도 보다 소정의 높은 값 이면서 부하의 크기에 따라서 선형적으로 증가 [ 예, t_tc=외기온도 +10 ℃ + a·cspd, 여기서 a=상수, cspd=(부하크기, 예, 압축기 속도) ] 할 수도 있다. [ (n_tc_2) 에서 압축기 속도가 60% ~ 100% 구간, (n_tc_1) 참조 ] Then, a target condensation temperature (n_tc_2) and a target supercooling degree (eg, t_sc=5°C) are set (same as step s41 and step 31). At this time, the target condensation temperature (t_tc) and the target supercooling degree (t_sc) may be changed according to the outside air temperature (t_amb), humidity, the size of the load, and the condensation temperature fan speed. The experiment can be performed under many conditions, and the target values can be obtained by tabulating values determined to be optimal among them. In addition, the target condensation temperature (t_tc) is a predetermined value higher than the outside temperature and increases linearly with the size of the load [eg, t_tc=outside temperature +10 °C + a·cspd, where a=constant, cspd=(load Size, eg compressor speed) ]. [Compressor speed is 60% ~ 100% in (n_tc_2) section, refer to (n_tc_1)]

응축기 팬 속도(fspd)가 100% 이므로 팬 속도를 더 높일 수는 없다. 하지만, ( 도12 에서 압축기 속도가 60% 부근에서 ) 부하가 더 작아지면, 100% 팬 속도(fspd) 에서 과냉도(sc)는 목표 과냉도(n_tc_2) 보다 더 커진다. 이때는 팬 속도를 (100% 이하로) 제어(단계 s42, 단계 32와 같음) 하여서 목표 과냉도(t_sc)를 달성하는 것이 바람직하다. 그러면, 제어가 "팬 속도 비포화구간 제어방법"으로 변경된다. 그리고, ( 도12 에서 부하가 60% 보다 높을 때는 ) 팬 속도를 더 높일 수 없으므로, 상기 팬 속도 제어(단계 s42)를 수행하면, 팬 속도는 100% 가 됨은 당연하다. 팬 속도 포화구간에서 부하가 감소하면 과냉도는 커지고, 증가하면 과냉도는 작아진다. Since the condenser fan speed (fspd) is 100%, the fan speed cannot be increased further. However, when the load becomes smaller (at around 60% of the compressor speed in FIG. 12), the supercooling degree sc at 100% fan speed fspd becomes larger than the target supercooling degree n_tc_2. At this time, it is preferable to control the fan speed (100% or less) (same as step s42 and step 32) to achieve the target supercooling degree (t_sc). Then, the control is changed to the "fan speed non-saturation section control method". And, since the fan speed cannot be increased (when the load is higher than 60% in FIG. 12), it is natural that the fan speed becomes 100% when the fan speed control (step s42) is performed. In the fan speed saturation section, when the load decreases, the supercooling degree increases, and when it increases, the supercooling degree decreases.

상기 속도 제어단계(s42) 이후에 응축온도(tc) 및 과냉도(sc)를 측정(단계 s43, 단계 33과 같음) 하는 것이 바람직하다.After the speed control step (s42), it is preferable to measure the condensation temperature (tc) and supercooling (sc) (same as step s43, step 33).

케이스 3) 응축기 팬 속도가 포화인 구간에서, 목표 응축온도(n_tc_2)가 선형적으로 증가할 때 제어방법이다.Case 3) This is a control method when the target condenser temperature (n_tc_2) increases linearly in the section where the fan speed of the condenser is saturated.

상기 측정된 응축온도가 목표 응축온도 이상 (즉, tc >= t_tc ) 이면, 상기 충전량 조절수단을 사용하여서 응축온도(tc)를 낮추어서 목표 응축온도(t_tc)가 되도록 조절하는 것(단계 s44, 단계 34와 같음)이 바람직하다. 한편, 측정된 과냉도가 목표 과냉도 미만 (즉, sc < t_sc ) 이면, 상기 냉매 충전량 조절수단을 사용하여서 응축온도(tc)를 낮추어서 목표 과냉도(t_sc)를 달성하도록 조절하는 것(단계 s44a) 도 바람직하다.If the measured condensation temperature is greater than or equal to the target condensation temperature (ie, tc >= t_tc ), adjusting the condensation temperature (tc) to be the target condensation temperature (t_tc) by using the filling amount adjusting means (step s44, step) 34). On the other hand, if the measured supercooling is less than the target supercooling (i.e., sc <t_sc ), using the refrigerant filling amount adjusting means to lower the condensation temperature (tc) to adjust to achieve the target supercooling (t_sc) (step s44a) ) Is also preferred.

상기 측정된 응축온도가 목표 응축온도 미만 (즉, tc < t_tc) 이면, 상기 충전량 조절수단을 사용하여서 응축온도(tc)를 높여서 목표 응축온도(t_tc)가 되도록 조절하는 것(단계 s45, 단계 35와 같음) 이 바람직하다. 한편, 측정된 과냉도가 목표 과냉도 미만 (즉, sc < t_sc ) 이면, 상기 냉매 충전량 조절수단을 사용하여서 응축온도(tc)를 낮추어서 목표 과냉도(t_sc)를 달성하도록 조절하는 것(단계 s45a) 도 바람직하다. If the measured condensation temperature is less than the target condensation temperature (ie, tc <t_tc), adjusting the condensation temperature (tc) to be the target condensation temperature (t_tc) by using the filling amount adjusting means (step s45, step 35) Same as). On the other hand, if the measured supercooling is less than the target supercooling (ie, sc <t_sc ), adjusting the condensation temperature (tc) by using the refrigerant filling amount adjusting means to achieve the target supercooling (t_sc) (step s45a) ) Is also preferred.

이상, “팬 속도 포화구간 제어방법”에 대하여 설명하였다. 본 명세서에서는 포화속도를 100% 로 하여서 설명하였으나, 다른 값을 가지는 속도로 하여도 됨은 당연하다.In the above, the “fan speed saturation section control method” has been described. In this specification, the saturation rate was described as 100%, but it is natural that the rate may be different.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였다.The preferred embodiments of the present invention have been described above in detail.

본 발명에서는, 히트펌프를 냉방 모드로 운전하는 경우에 대하여 상세히 설명하였으나, 난방 모드에서도 본 발명의 개념을 사용할 수 있음은 당연하다. 본 발명의 실시예에서는 각각 하나의 압축기, 실외 열교환기 및 실내 열교환기로 설명하였으나 복수개로 본 발명이 구현될 수 있음은 당업자에게는 당연하다.In the present invention, the case where the heat pump is operated in the cooling mode has been described in detail, but it is natural that the concept of the present invention can be used in the heating mode. In the embodiments of the present invention, each of a compressor, an outdoor heat exchanger, and an indoor heat exchanger has been described, but it is natural to those skilled in the art that the present invention may be implemented in plural.

본 명세서에서는 공기와 열교환 하는 것으로 설명하였는데, 액체와 열교환 할 수 있음은 당업자에게는 당연하다. 따라서 본 발명에서, 공기는 물을 포함하는 "유체" 로 해석하여야 한다. 또한, 열교환기에 유체를 공급하는 팬은 열교환기에 액체를 흐르게 하는 펌프를 포함함은 당연하다.In this specification, it has been described as exchanging heat with air, but it is natural to those skilled in the art that heat exchange with liquid is possible. Therefore, in the present invention, air should be interpreted as a "fluid" containing water. In addition, it is natural that the fan that supplies fluid to the heat exchanger includes a pump that allows liquid to flow through the heat exchanger.

자동차에서는 외기 온도가 낮은데도 ( 창문을 닫아서 온실효과로 실내 온도가 높아서, 또는 비가 와서 창에 이슬이 맺혀서.. ) 에어컨을 구동해야 할 경우가 많다. 그리고, 인버터 압축기(일명, 가변용량 압축기)는 높은 부하일 때의 고·저압과 낮은 부하일 때의 고·저압은 약간 다르다. 본 발명에 따른 히트펌프 열교환기는 어떠한 경우에도 최소 소비전력으로 열교환을 할 수 있음은 당연하다. In a car, even when the outside temperature is low (the window is closed, the indoor temperature is high due to the greenhouse effect, or it is raining and dew forms on the window). In addition, the inverter compressor (aka, variable-capacity compressor) has a slightly different high and low pressure at high loads and a high and low pressure at low loads. It is natural that the heat pump heat exchanger according to the present invention can exchange heat with a minimum power consumption in any case.

종래의 냉매 (충전량) 조절수단이 없는 에어컨은 외기온도가 35℃ 인 경우 응축기 온도는 대략 60℃ 이고, 외기온도가 25℃ 인 경우 응축기 온도는 대략 50℃ 이다. 그리고 냉방 부하량이 결정되면, 응축기의 응축온도 및 증발기의 증발온도를 조절할 수 없었다. 본 발명의 히트펌프로, 차량용 에어컨에서 증발기 온도를 0℃ 설정하고, 과열도 과냉도를 각각 5℃ 로 설정하고, 응축기 온도를 60℃ 에서 50℃ 로 낮추면 성능 (COP) 는 약 30% 개선 된다. 이것은 미국의 자동차 에어컨 연비 측정조건인 SC03 모드 (외기 35℃)에서 에어컨 효율이 약 30% 개선될 수 있음을 의미한다. 그리고, 응축기 온도를 50℃ 에서 40℃ 로 낮추면 성능 (COP)는 약 33% 개선된다. 이것은 미국의 자동차 에어컨에 의한 CO2 발생량 측정조건인 AC17 모드 (외기 25℃)에서 에어컨 효율이 약 33% 개선될 수 있음을 의미한다.A conventional air conditioner without a refrigerant (charge amount) control means has a condenser temperature of approximately 60°C when the outside temperature is 35°C and a condenser temperature of approximately 50°C when the outside temperature is 25°C. And when the cooling load was determined, the condenser temperature and the evaporator temperature could not be adjusted. With the heat pump of the present invention, if the evaporator temperature is set to 0°C in the vehicle air conditioner, the superheating degree and supercooling are respectively set to 5°C, and the condenser temperature is decreased from 60°C to 50°C, the performance (COP) is improved by about 30%. . This means that the air conditioning efficiency can be improved by about 30% in SC03 mode (35℃ outside), which is a condition for measuring fuel efficiency of automobile air conditioners in the United States. And, lowering the condenser temperature from 50°C to 40°C improves performance (COP) by about 33%. This means that the air conditioner efficiency can be improved by about 33% in AC17 mode (25°C outside), which is a condition for measuring CO2 emissions by automobile air conditioners in the United States.

이상, 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 살펴보았으나 이는 예시에 불과하며, 본 기술 분야의 통상적인 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형된 실시예가 가능함을 이해하여야 할 것이다. 그러므로, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술내용을 쉽게 설명하고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.Above, the preferred embodiment of the present invention has been described, but this is only an example, and those skilled in the art should understand that various modified embodiments are possible. Therefore, the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings merely describe the technical contents of the present invention and provide specific examples to help understanding of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention.

이상과 같은 본 발명의 히트펌프 제어방법에 의하면, 히트펌프 가동중에 고압과 저압의 사이가 더 커지는 것을 방지하여서 히트펌프의 성능(COP)를 높일 수 있으므로, 산업상 이용 가능성이 매우 높다. According to the heat pump control method of the present invention as described above, it is possible to increase the performance (COP) of the heat pump by preventing the increase between the high pressure and the low pressure during the operation of the heat pump, it is very high industrial availability.

특히 자동차의 경우 에어컨 가동 차량연비가 개선되고, 에어컨에 의한 온실가스(CO2) 발생량이 감소하므로 산업상 이용 가능성이 매우 높다. In particular, in the case of automobiles, air-conditioning-operated vehicle fuel efficiency is improved, and since the amount of greenhouse gas (CO 2 ) generated by air-conditioning is reduced, the possibility of industrial use is very high.

HEX_C 응축기
HEX_E 증발기
EXV, EXV1, EXV2 팽창밸브
C 압축기
RS1, RS2, RS3 냉매 저장탱크
FN_C 응축기 팬
FN_E 증발기 팬
vvc 냉매 충전밸브
vvd 냉매 회수밸브
t_sc 목표 과냉도
t_tc 목표 응축온도
tc 응축온도
sc 과냉도
HEX_C condenser
HEX_E evaporator
EXV, EXV1, EXV2 expansion valve
C compressor
RS1, RS2, RS3 refrigerant storage tank
FN_C condenser fan
FN_E evaporator fan
vvc refrigerant charge valve
vvd refrigerant recovery valve
t_sc target supercooling
t_tc target condensation temperature
tc condensation temperature
sc supercooling

Claims (11)

압축기, 응축기, 팽창밸브(이하 "제1 팽창밸브") 및 증발기를 포함하는 회로가 밀폐된 냉매라인을 통해 연결되며, 응축기 팬, 증발기 팬 및 상기 회로에 냉매를 충전 또는 상기 회로로부터 냉매를 회수하는 냉매 (충전량) 조절수단(이하 "제2 팽창밸브" )을 포함하는 히트펌프의 제어방법에 있어서,

상기 제2 팽창밸브는 상기 회로에서 냉매를 회수하는 회수밸브, 냉매를 저장하는 저장공간, 상기 회로로 냉매를 충전하는 충전밸브가 상기 순으로 직렬 연결된 것을 포함하여 구성되고,
상기 제2 팽창밸브는 상기 제1 팽창밸브 입구와 저압라인 사이에 설치되고,

목표 응축온도를 설정하는 단계;
응축온도가 상기 목표 응축온도보다 낮을 때는 상기 냉매 조절수단이 상기 회로에 냉매를 충전하는 단계;
응축온도가 상기 목표 응축온도보다 높을 때는 상기 냉매 냉매 조절수단이 상기 회로로부터 냉매를 회수하는 단계; 를 포함하고,

일상운전에서 상기 제2 팽창밸브로 일정량의 냉매가 통과; 하도록 하는 히트펌프 제어방법.
A circuit including a compressor, a condenser, an expansion valve (hereinafter referred to as "first expansion valve") and an evaporator is connected through a closed refrigerant line, charging refrigerant to the condenser fan, evaporator fan and the circuit, or recovering refrigerant from the circuit In the control method of the heat pump comprising a refrigerant (charge amount) control means (hereinafter referred to as "second expansion valve"),

The second expansion valve comprises a recovery valve for recovering refrigerant from the circuit, a storage space for storing the refrigerant, and a charging valve for charging the refrigerant with the circuit connected in series in this order,
The second expansion valve is installed between the inlet of the first expansion valve and the low pressure line,

Setting a target condensation temperature;
When the condensing temperature is lower than the target condensing temperature, the refrigerant regulating means filling the circuit with the refrigerant;
When the condensation temperature is higher than the target condensation temperature, the refrigerant refrigerant control means recovering the refrigerant from the circuit; Including,

A certain amount of refrigerant passes through the second expansion valve in daily operation; Heat pump control method.
제1항에 있어서,
상기 제2 팽창밸브를 제어하는데 필요한 전원공급이 개시 되면,
회수밸브(vvd)의 개도를 충전밸브(vvc) 보다 작게 되도록 제어하여 상기 저장공간의 내부에 있는 냉매를 비우는 단계; 를 실시한 다음에,
설정된 초기화 단계 시간(s_init)이 경과 되거나, 고압이 목표고압 보다 높게 되면 충전밸브(vvc)의 개도를 줄이는 단계; 를 더 포함 하는 히트펌프 제어방법.
According to claim 1,
When the power supply necessary to control the second expansion valve is started,
Emptying the refrigerant in the storage space by controlling the opening degree of the recovery valve (vvd) to be smaller than the charging valve (vvc); And then
Reducing the opening of the filling valve (vvc) when the set initialization step time (s_init) has elapsed or the high pressure is higher than the target high pressure; Heat pump control method further comprising a.
제1항에 있어서,
상기 냉매 충전단계와 회수단계는 충전밸브(vvc)와 회수밸브(vvd)중 어느 하나의 밸브는 개도를 고정하고 (또는 개도가 고정된 밸브이고), 다른 하나의 밸브를 조절하는 제어; 를 더 포함 하는 히트펌프 제어방법.
According to claim 1,
In the refrigerant filling step and the recovering step, any one of the filling valve (vvc) and the recovery valve (vvd) fixes the opening degree (or the opening degree is a fixed valve), and controls to control the other valve; Heat pump control method further comprising a.
제1항에 있어서,
상기 제1 팽창밸브는 모세관, 열감응식 팽창밸브(TXV), 압력감응식 팽창밸브(PXV) 또는 전자식 팽창밸브(EEV) 중 어느 하나; 인 히트펌프 제어방법.
According to claim 1,
The first expansion valve may include any one of a capillary tube, a thermally sensitive expansion valve (TXV), a pressure sensitive expansion valve (PXV), or an electronic expansion valve (EEV); Phosphorus heat pump control method.
제1항에 있어서,
상기 충전밸브(vvc) 와 회수밸브(vvd)는 냉매를 바이패스 시키는 오리피스를 포함; 하는 히트펌프 제어방법.
According to claim 1,
The filling valve (vvc) and the recovery valve (vvd) include an orifice for bypassing the refrigerant; Heat pump control method.
(과냉도 측정수단 및 냉매 충전량 조절수단을 포함하는) 히트펌프의 응축기 팬 속도 제어방법에 있어서,

목표 응축온도(예, t_tc=외기온도 +10 ℃), 목표 과냉도(예, t_sc=5℃) 및 상기 팬의 초기 속도(예, fspd=95%)를 설정하는 단계;

응축온도(tc) 와 과냉도(sc)를 측정하는 단계;

상기 팬 속도(fspd)를 제어하여서 목표 과냉도(t_sc)를 달성하는 단계; 및

상기 냉매 충전량 조절수단을 제어하여서 목표 응축온도(t_tc)를 달성하는 단계; 를 포함하는 응축기 팬 속도 제어방법.
In the method of controlling the fan speed of the condenser of the heat pump (including the supercooling measuring means and the refrigerant filling amount adjusting means)

Setting a target condensation temperature (eg, t_tc = outside temperature +10°C), a target supercooling rate (eg, t_sc=5°C) and an initial speed of the fan (eg, fspd=95%);

Measuring condensation temperature (tc) and supercooling degree (sc);

Controlling the fan speed fspd to achieve a target subcooling degree t_sc; And

Controlling the refrigerant filling amount adjusting means to achieve a target condensation temperature (t_tc); Condenser fan speed control method comprising a.
제6항에 있어서,
소정의 상수값을 가지는 기준 팬 속도(예, d_fspd=95%)를 설정하는 단계; 를 더 포함하고,

상기 팬 속도가 상기 기준 팬 속도 이상( fspd >= d_fspd )이고, 응축 온도가 상기 목표 응축온도 미만( tc < t_tc ) 이면, fspd < d_fspd 조건을 만족하는 제일 큰 값을 상기 팬 속도(fspd)로 설정하는 단계;

상기 팬 속도가 상기 기준 팬 속도 미만( fspd < d_fspd)이면, 상기 팬 속도(fspd)를 제어하여서 목표 과냉도(t_sc)를 달성하는 단계 와 냉매 충전량을 제어하여서 목표 응축온도(t_tc)를 달성하는 단계; 및

상기 팬 속도가 상기 기준 팬 속도 이상( fspd >= d_fspd)이면, (냉매 충전량 조절로) 응축온도(tc)를 제어하여서 목표 과냉도(t_sc)를 달성하는 단계; 를 포함하는 응축기 팬 속도 제어방법.
The method of claim 6,
Setting a reference fan speed (eg, d_fspd=95%) having a predetermined constant value; Further comprising,

If the fan speed is greater than or equal to the reference fan speed (fspd >= d_fspd) and the condensing temperature is less than the target condensing temperature (tc <t_tc ), the largest value that satisfies the fspd <d_fspd condition is the fan speed (fspd) Setting up;

If the fan speed is less than the reference fan speed (fspd <d_fspd), controlling the fan speed fspd to achieve a target supercooling degree t_sc and controlling a refrigerant charge amount to achieve a target condensation temperature t_tc step; And

If the fan speed is greater than or equal to the reference fan speed (fspd >= d_fspd), controlling the condensation temperature tc (by adjusting the refrigerant charge amount) to achieve a target supercooling degree (t_sc); Condenser fan speed control method comprising a.
(과냉도 측정수단 및 냉매 충전량 조절수단을 포함하는) 히트펌프의 응축기 팬 속도 제어방법에 있어서,
상기 팬 속도를 포화속도(예, fspd=100% )로 설정하는 단계(s30);
목표 응축온도 및 목표 과냉도(예, t_sc=5℃)를 설정하는 단계(s31);
상기 목표 과냉도(t_sc)를 달성을 위하여 상기 팬 속도(fspd)를 제어하는 단계(s32);
상기 속도 제어단계(s32) 이후에 응축온도(tc) 및 과냉도(sc)를 측정하는 단계(s33);
상기 측정된 응축온도가 상기 목표 응축온도 이상(즉, tc >= t_tc )이면, 상기 냉매 충전량 조절수단으로 응축온도(tc)를 낮추어서 상기 목표 응축온도(t_tc)가 달성되도록 조절하는 단계 (s34); 및
상기 측정된 응축온도가 상기 목표 응축온도 미만 (즉, tc<t_tc) 이면, 상기 충전량 조절수단으로 응축온도(tc)를 높여서 상기 목표 응축온도(t_tc)가 달성되도록 조절하는 단계(s35); 를 포함하는 응축기 팬 속도 제어방법.
In the method of controlling the fan speed of the condenser of the heat pump (including the supercooling measuring means and the refrigerant filling amount adjusting means)
Setting the fan speed to a saturation speed (eg, fspd=100%) (s30);
Setting a target condensation temperature and a target supercooling degree (eg, t_sc=5°C) (s31);
Controlling the fan speed fspd to achieve the target subcooling t_sc (s32);
Measuring the condensation temperature (tc) and supercooling (sc) after the speed control step (s32) (s33);
If the measured condensation temperature is greater than or equal to the target condensation temperature (ie, tc >= t_tc ), controlling the target condensation temperature (t_tc) to be achieved by lowering the condensation temperature (tc) by the refrigerant filling amount control means (s34). ; And
If the measured condensation temperature is less than the target condensation temperature (ie, tc<t_tc), increasing the condensation temperature (tc) with the filling amount adjusting means to adjust the target condensation temperature (t_tc) to be achieved (s35); Condenser fan speed control method comprising a.
제8 항에 있어서,
상기 팬이 포화속도로 가동할 때,
상기 측정된 과냉도가 상기 목표 과냉도 미만 (즉, sc < t_sc ) 이면, 상기 냉매 충전량 조절수단으로 응축온도(tc)를 낮추어서 상기 목표 과냉도(t_sc)를 달성하는 단계(s44a); 및
상기 측정된 과냉도가 상기 목표 과냉도 미만 (즉, sc < t_sc ) 이면, 상기 냉매 충전량 조절수단으로 응축온도(tc)를 낮추어서 상기 목표 과냉도(t_sc)를 달성하는 단계; 를 더 포함하는 응축기 팬 속도 제어방법.
The method of claim 8,
When the fan is running at saturation speed,
If the measured supercooling is less than the target supercooling (ie, sc <t_sc ), lowering the condensation temperature (tc) by the refrigerant filling amount control means to achieve the target supercooling (t_sc) (s44a); And
If the measured supercooling is less than the target supercooling (ie, sc <t_sc ), lowering the condensation temperature (tc) with the refrigerant filling amount control means to achieve the target supercooling (t_sc); Condenser fan speed control method further comprising a.
제6 항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법을 사용하는 응축기 팬 제어기;
The method according to any one of claims 6 to 9,
A condenser fan controller using the method;
제6 항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법을 사용하는 히트펌프;
The method according to any one of claims 6 to 9,
A heat pump using the method;
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