KR100673274B1 - Apparatus for heat pump with four check valve including defrosting and subcooling control function - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 히트펌프를 나타낸 개략도.1 is a schematic view showing a conventional heat pump.
도 2는 본 발명에 따른 4개의 체크밸브를 갖으며, 제상조절기능 및 과냉조절기능을 포함하는 히트펌프장치Figure 2 has a four check valve according to the present invention, a heat pump apparatus including a defrosting control function and a supercooling control function
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>
1 : 압축기 2 : 4방변 1: compressor 2: four-way
3 : 공기측 실외 열교환기 4 : 팽창밸브 3: air side outdoor heat exchanger 4: expansion valve
5 : 수측 실내 열교환기 5: water side indoor heat exchanger
6a: 제1 체크밸브 6b:제2 체크밸브6a:
6c: 제3 체크밸브 6d:제4 체크밸브6c:
7 : 체크부 8: 수액기7: check unit 8: receiver
9: 실내측 열교환기 10:실외측 열교환기9: indoor side heat exchanger 10: outdoor side heat exchanger
11: 외기온도센서 12:외부코일온도센서11: Outside temperature sensor 12: Outside coil temperature sensor
13:열회수용 냉매관 14:회수조절변13: Refrigerant pipe for heat recovery 14: Recovery control valve
본 발명은 제상조절기능 및 과냉조절기능을 포함하는 히트펌프장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실내측 열교환기와 실외측 열교환기의 중간에 위치하는 제1,제2,제3,제4 체크밸브가 각각 독립적으로 형성된 체크부와; 상기 체크부중의 어느 한개의 체크밸브를 통과하고, 항상 고압의 냉매를 저장하는 수액기를 거쳐, 저압으로 교축시키는 일방향 팽창밸브로 통과하도록 이루어진 4개의 체크밸브를 갖으며, 이와 연계하여, 난방운전의 제상조절구조 및 과냉조절구조를 매우 단순화하는 히트펌프를 제공하고자 하는 것이다.The present invention relates to a heat pump apparatus including a defrost control function and a subcooling control function, and more particularly, first, second, third and fourth check valves positioned between an indoor side heat exchanger and an outdoor side heat exchanger. Check units each independently formed; It has four check valves which pass through any one of the check valves, pass through a receiver for always storing a high-pressure refrigerant, and a one-way expansion valve for throttling at low pressure. It is an object of the present invention to provide a heat pump that greatly simplifies the defrost control structure and the supercooling control structure.
일반적으로 냉동공조사이클은 냉장고나 공기조화기등에 적용되어 외부로부터 열을 흡수하거나 또는 외부로 열을 방출하여 식품을 신선하게 보관하기도 하고 실내를 냉난방시켜 실내환경을 쾌적하게 유지하기도 한다.In general, a refrigeration and air conditioning cycle is applied to a refrigerator or an air conditioner to absorb heat from the outside or release heat to the outside to keep food fresh and to keep the indoor environment pleasant by heating and heating the room.
도 1은 종래의 히트펌프를 나타낸 개략도로서, 이러한 일반적인 히트펌프사이클을 살펴보면 먼저, 고온저압의 기체냉매는 압축기(1)에서 압축되어 4방변(2)을 통하여 실내측 열교환기(9)로 이송되고, 실내측 열교환기(9)에서는 이러한 고온고압의 기체냉매가 저온고압의 액체냉매로 전환된다. 다음, 실내측 열교환기(9)로부터 이송되는 저온고압의 액체냉매는 팽창밸브(4)를 통과하면서 팽창되어 저온저압의 액체냉매로 전환되어 실외측 열교환기(10)로 유입되고, 실외측 열교환기(10)로 유입되는 저온저압의 액체냉매는 주위의 열을 흡수하여 증발함으로써 실내공간을 냉각시킨다.1 is a schematic view showing a conventional heat pump. Referring to such a general heat pump cycle, first, a high-temperature low-pressure gas refrigerant is compressed in a compressor (1) and transferred to a indoor heat exchanger (9) through four directions (2). In the indoor side heat exchanger 9, such a high temperature and high pressure gas refrigerant is converted into a low temperature and high pressure liquid refrigerant. Next, the low temperature and high pressure liquid refrigerant conveyed from the indoor side heat exchanger 9 is expanded while passing through the expansion valve 4, is converted into the low temperature low pressure liquid refrigerant, and flows into the outdoor
상기 히트펌프장치에서, 난방시에는 실내측 열교환기는 응축기의 기능을 담당하며, 실외측 열교환기는 증발기의 기능을 담당하는 것이며, 냉방시에는 상기 기능이 전환되는 것이다.In the heat pump apparatus, the indoor side heat exchanger is responsible for the function of the condenser when heating, the outdoor heat exchanger is responsible for the function of the evaporator, and the function is switched when cooling.
통상의 히트펌프에서는 수액기를 응축기의 후단에 설치하여, 히트펌프내의 냉매량을 보충하고, 장치내의 압력변화를 보다 완화하여 주는 기능을 담당하고 있으나, 난방시나 냉방시에 관계없이 응축기 기능을 담당하는 실내 또는 실외측 열교환기의 후단에 설치되어야 수액기의 기능을 충분히 담당하는 것이나, 통상의 히트펌프장치는 수액기의 위치를 선정하는데 있어서, 어려움이 있으며, 수액기를 응축기 후단에 설치하기 위하여 매우 복잡한 시스템으로 구성되어야 하는 문제점을 안고 있으며, 특히 난방시의 제상운전시에 매우 복잡한 제어 및 이를 실현하기 위한 복잡한 제상구조를 포함하며, 최적운전을 위한 과냉조절기능에 문제점이 있다. In a typical heat pump, the receiver is installed at the rear of the condenser to replenish the amount of refrigerant in the heat pump and to alleviate the pressure change in the apparatus. Or, it is necessary to be installed at the rear end of the outdoor heat exchanger to fully perform the function of the receiver, but the conventional heat pump apparatus has difficulty in selecting the position of the receiver, and a very complicated system for installing the receiver at the rear of the condenser. It has a problem that must be configured, in particular a very complicated control during defrosting operation during heating and a complex defrost structure for realizing it, there is a problem in the supercooling control function for optimal operation.
본 발명은 이러한 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 실내측 열교환기와 실외측 열교환기의 중간에 위치하는 제1,제2,제3,제4 체크밸브가 각각 독립적으로 형성된 체크부와; 상기 체크부중의 어느 한개의 체크밸브를 통과하고, 항상 고압의 냉매를 저장하는 수액기를 거쳐, 저압으로 교축시키는 일방향 팽창밸브로 통과하도록 이루어지며, 제상운전시에 수액기로부터 실외측 열교환기로 고온고압의 냉매를 공급하여 원할한 제상운전이 되도록 하는 제상조절기능 및 과냉조절기능을 포함하는 히트펌프장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve this problem, the first, second, third, and fourth check valve positioned in the middle of the indoor heat exchanger and the outdoor heat exchanger and the check unit is formed independently; It passes through the check valve of any one of the check section, passes through the receiver for storing the high-pressure refrigerant at all times, and passes through the one-way expansion valve for throttling at low pressure, during the defrosting operation, the high temperature and high pressure from the receiver to the outdoor heat exchanger It is an object of the present invention to provide a heat pump apparatus including a defrosting control function and a supercooling control function to supply a refrigerant of a smooth defrosting operation.
본 발명에 따른 4개의 체크밸브를 갖으며, 제상조절기능 및 과냉조절기능을 포함하는 히트펌프장치의 개략도로서, 이에 대하여 설명하면, A schematic diagram of a heat pump apparatus having four check valves according to the present invention and including a defrosting control function and a supercooling control function will be described.
저온저압의 냉매가스를 고온고압의 냉매가스로 압축시키는 압축기(1)와; 상기 압축기로부터 압축된 냉매가스의 방향을 전환시키는 4방변(2)과; A compressor (1) for compressing the low temperature low pressure refrigerant gas into the high temperature high pressure refrigerant gas; Four sides (2) for changing the direction of the refrigerant gas compressed from the compressor;
상기 4방변(2)에 방향전환에 의하여By changing the direction on the four sides (2)
냉방시에는 외부로부터 공급되는 외부공기열원에 의하여 열교환되는 핀-튜브형식의 응축기로 전환되고, 난방시에는 증발기로 전환되는 공기측 실외 열교환기(3)와; An air-side
냉방시에는 외부로부터 공급되는 물에 의하여 열교환되는 증발기로 전환되고, 난방시에는 응축기로 전환되는 수측 실내 열교환기(5)와; A water side
상기 실내측 열교환기(3)와 실외측 열교환기(5)의 중간에 위치하는 제1,제2,제3,제4 체크밸브(6a,6b,6c,6d)가 각각 독립적으로 형성된 체크부(7)와; A check unit in which the first, second, third, and
상기 체크부(7)중의 어느 한개의 체크밸브를 통과하고, 고압의 냉매를 저장하는 수액기(8)를 거쳐, 저압으로 교축시키는 팽창밸브(4)를 통과한 후에, 다른 한개의 체크밸브를 통과하도록 이루어지되;The check valve 7 passes through one of the check valves, passes through a receiver 8 for storing a high-pressure refrigerant, and passes through an expansion valve 4 for throttling at a low pressure. To pass through;
상기 체크부(7)를 형성하는 4개의 체크밸브(6a,6b,6c,6d)에 의한 냉매유동방향은 The refrigerant flow direction by the four
냉방시에, At the time of cooling,
상기 응축기 기능의 공기측 실외 열교환기(3)로부터 토출된 냉매는 The refrigerant discharged from the air side
상기 체크부(7)의 제1 체크밸브(6a)와 제2체크밸브(6d)가 장착된 냉매관으로 분기되나, 유동방향이 동일한 상기 제1체크밸브(6a)의 냉매관으로 유입되며, 상대적으로 유동방향이 역방향인 인접한 제2체크밸브(6d)의 냉매관으로 유입되지 못하며,Branched to the refrigerant pipe equipped with the
수액기(8)를 통과하고, 팽창밸브(4)를 거쳐, 상기 제1 체크밸브(6a)와 동일한 유동방향의 제3 체크밸브(6c)를 통과한 후에, 상기 수측 실내 열교환기(5)로 공급되도록 하며, After passing through the receiver 8 and through the expansion valve 4 and passing through the third check valve 6c in the same flow direction as the
난방시에는 When heating
상기 응축기 기능의 수측 실내 열교환기(5)로부터 토출된 냉매는The refrigerant discharged from the water side indoor heat exchanger (5) having the condenser function
상기 체크부(7)의 제2 체크밸브(6b)와 제3체크밸브(6c)가 장착된 냉매관으로 분기되나, 유동방향이 동일한 상기 제2체크밸브(6b)의 냉매관으로 유입되며, 상대적으로 유동방향이 역방향인 제3체크밸브(6c)는 유입되지 못하며,Branched to the refrigerant pipe equipped with the
수액기(8)를 통과하고, 팽창밸브(4)를 거쳐, 상기 제2체크밸브(6b)와 동일한 유동방향의 제4 체크밸브(6d)를 통과한 후에, 상기 공기측 실외 열교환기(3)로 공급되도록 하는 히트펌프에서,After passing through the receiver 8, through the expansion valve 4, and through the
난방시에 At heating
상기 공기측 실외 열교환기(3)에 장착된 외부온도센서(11)와 외부코일온도센서(12)에 연계하여 제상운전으로 판단되면, If it is determined that the defrosting operation is linked to the
수액기(8)로부터 상기 공기측 실외 열교환기(3)의 하단에 고온고압의 냉매를 공급하고 다시 수액기(8)로 환수되는 열회수용 냉매관(13)에 장착되어 온/오프 작 동기능을 담당하는 회수조절변(14);으로 이루어진 4개의 체크밸브를 갖으며 제상기능을 포함하는 히트펌프장치에 관한 것이다.On / off operation function is provided in the heat
먼저, 히트펌프장치의 수액기의 기능에 대하여 살펴보면, 다음과 같다.First, the function of the receiver of the heat pump device is as follows.
수액기는 장치내의 냉매량의 변화에 대하여 항상 안정한 운전상태를 유지하도록 하며, 누설에 대비하여 냉매의 비축기능을 담당하며,장치의 수리시에 정치내의 냉매를 임시로 저장하는 기능등을 담당하는 주요한 역할을 담당한다. The receiver maintains a stable operating state against changes in the amount of refrigerant in the device at all times, plays a role of storing the refrigerant in preparation for leakage, and plays a major role in temporarily storing the refrigerant in stationary when the device is repaired. In charge of.
이러한 수액기는 냉방운전이나,난방운전에 관계없이 응축기의 후단에 설치되어야 하는 어려움이 있으며, 본 발명은 어느 운전시에도 최적의 운전을 유지하며, 시스템의 단순화를 유지하면서 수액기를 응축기의 후단에 설치되도록 하는 시스템을 제공하고자 하는 것이며, 방향전환에도 관계없이 팽창밸브에 유입되는 냉매의 방향이 항상 일정한 일방향 팽창밸브가 되도록 하는 시스템을 제공하기 위하여, 4개의 체크밸브를 상호 각각 독립적으로 설치하는 히트펌프장치를 제공하고자 하는 것이다.Such a receiver has a difficulty in being installed at the rear end of the condenser regardless of cooling operation or heating operation, and the present invention maintains optimal operation at any operation and installs the receiver at the rear end of the condenser while maintaining the simplicity of the system. In order to provide a system for providing a system in which the direction of the refrigerant flowing into the expansion valve is always a constant one-way expansion valve regardless of the change of direction, a heat pump having four check valves installed independently from each other. It is to provide a device.
이를 위하여, 상기 체크부(7)중의 어느 한개의 체크밸브를 통과하고, 고압의 냉매를 저장하는 수액기(8)를 거쳐, 저압으로 교축시키는 팽창밸브(4)를 통과한 후에, 다른 한개의 체크밸브를 통과하도록 이루어지도록 한다.For this purpose, after passing through the check valve of any one of the check section (7), through the receiver (8) for storing the high-pressure refrigerant, and through the expansion valve (4) to throttle to low pressure, Pass through the check valve.
이에 대하여 상세히 설명하면, 상기 체브부(7)를 형성하는 4개의 체크밸브(6a,6b,6c,6d)에 의한 냉매유동방향은In detail, the refrigerant flow direction by the four
냉방시에, At the time of cooling,
상기 응축기 기능의 공기측 실외 열교환기(3)로부터 토출된 냉매는 The refrigerant discharged from the air side
상기 체크부(7)의 제1 체크밸브(6a)와 제2체크밸브(6d)가 장착된 냉매관으로 분기되나, 유동방향이 동일한 상기 제1체크밸브(6a)의 냉매관으로 유입되며, 상대적으로 유동방향이 역방향인 인접한 제2체크밸브(6d)의 냉매관으로 유입되지 못하도록 하며, 상기 제1체크밸브(6a)를 거친 냉매는 수액기(8)를 통과하고, 팽창밸브(4)를 거쳐, 상기 제1 체크밸브(6a)와 동일한 유동방향의 제3 체크밸브(6c)를 통과한 후에, 상기 수측 실내 열교환기(5)로 공급되도록 하는 것이다.Branched to the refrigerant pipe equipped with the
난방시에는 When heating
상기 응축기 기능의 수측 실내 열교환기(5)로부터 토출된 냉매는The refrigerant discharged from the water side indoor heat exchanger (5) having the condenser function
상기 체크부(7)의 제2 체크밸브(6b)와 제 3체크밸브(6c)가 장착된 냉매관으로 분기되나, 유동방향이 동일한 상기 제2체크밸브(6b)의 냉매관으로 유입되며, 상대적으로 유동방향이 역방향인 제3체크밸브(6c)는 유입되지 못하며 상기 제2 체크밸브(6b)를 거친 냉매는 수액기(8)를 통과하고, 팽창밸브(4)를 거친 후에, 상기 제2체크밸브(6b)와 동일한 유동방향의 제4 체크밸브(6d)를 통과한 후에, 상기 공기측 실외 열교환기(3)로 공급되도록 이루어진 것이다.Branched to the refrigerant pipe equipped with the
상기에 기재된 바와 같은, 4개의 체크밸브를 포함하는 히트펌프에서 난방운전시에, 공기측 실외 열교환기(3)는 외기온도가 영하온도에 근접하면, 서서히 코일의 표면에 서리가 발생되며, 발생된 지점을 중심으로 급격히 결빙현상이 발전하며, 결빙영역이 급격히 확대되는 것이다.As described above, during heating operation in a heat pump including four check valves, the air-side
본 발명은 상기 공기측 실외 열교환기(3)에 장착된 외부온도센서(11)와 외부코일온도센서(12)에 의하여 제상운전모드를 위한 설정온도범위내에 포함되면,When the present invention is included in the set temperature range for the defrosting operation mode by the
제어부를 통하여 제상운전으로 진입하도록 하며, 이를 위하여, 상기 외부온도센서(11)와 외부코일온도센서(12)에 연계되어 열회수 조절변(14)이 온/오프 작동되는 것이다. Into the defrost operation through the control unit, for this purpose, the heat
이에 대하여 상세히 설명하면, 다음과 같다.This will be described in detail as follows.
본 발명의 제상운전을 위하여, 열회수 냉매관(13)이 수액기(8)로부터 상기 공기측 실외 열교환기(3)의 하단에 고온고압의 냉매를 공급하고 다시 수액기(8)로 환수되도록 설치되며, 상기 열회수 조절변(14)은 외부온도센서(11)와 외부코일온도센서(12)에 연계되어 제어부로부터 제상운전신호가 전달되면, 온/오프 작동기능을 담당하는 것이다. For the defrosting operation of the present invention, the heat
이는 동기시에 실외측에 설치된 증발기의 내부 또는 바닥면에 형성되는 결빙을 용이하게 제거하는 기능에 있는 것이다. This is in the function of easily eliminating frost formed on the inside or bottom surface of the evaporator installed on the outdoor side in synchronization.
본 발명의 다른 실시예로서는,As another embodiment of the present invention,
본 발명에 따른 4개의 체크밸브를 갖는 히트펌프장치에서In the heat pump apparatus having four check valves according to the present invention
난방시에At heating
수액기(8)로부터 상기 공기측 실외 열교환기(3)의 하단에 고온고압의 냉매를 공급하고 다시 수액기(8)로 환수되는 열회수 냉매관(13)에 장착되어 온/오프 작동기능을 담당하는 열회수 냉매관(14)으로 이루어진 것이다. The high temperature and high pressure refrigerant is supplied from the receiver 8 to the lower end of the air side
상기 제상운전모드가 종료된 이후에, 제상운전모드로 인하여 발생된 응축액이 대기중으로 증발되지 못하고 실외 열교환기(3)의 후단에 흘러 내려가 잔존하게 되며, 제어부로부터의 제상운전신호의 범위밖에 있는 난방시에는 상기 잔존하는 응축액으로 인하여 결빙이 발생을 방지하기 위하여, 열회수 냉매관(13)으로 고온의 냉매를 실외 열교환기(3)로 공급하도록 하는 것이다.After the defrosting operation mode is finished, the condensate generated by the defrosting operation mode does not evaporate into the air, flows down to the rear end of the
또한, 난방시에 외기온도가 서서히 내려가며, 상기 제상운전모드의 온도범위 밖에 존재하는 경우에 라도, 미리 고온의 냉매를 실외 열교환기(3)의 후단에 공급하여 제상운전모드가 시작되기 전에 사전에 결빙을 방지하도록 하기 위한 것이다. In addition, even when the outside air temperature gradually decreases during heating and is outside the temperature range of the defrosting operation mode, a high temperature refrigerant is supplied to the rear end of the
또한, 다른 실시예로서, 본 발명에 따른 과냉조절기능은 다음과 같다.In addition, as another embodiment, the subcooling control function according to the present invention is as follows.
수액기(8)로부터 상기 공기측 실외 열교환기(3)의 하단에 냉매를 공급하고 다시 수액기(8)로 환수되는 열회수 냉매관(13)에 장착되어 온/오프 작동기능을 담당하는 열회수 조절변(14)으로 이루어진 것이다. The heat recovery control which is supplied to the lower end of the air side outdoor heat exchanger (3) from the receiver (8) and mounted on the heat recovery refrigerant pipe (13) which is returned to the receiver (8) is responsible for the on / off operation function. It consists of sides (14).
이는 응축기를 담당하는 공기측 실외 열교환기(3)에 상대적으로 낮은 온도의 냉매를 유동하도록 하여, 과냉지역에서의 응축기의 과냉도를 조절하여, 히트펌프장치의 COP를 증가시키는 최적운전을 이루도록 하고자 한다. This allows the coolant of a relatively low temperature to flow to the air side outdoor heat exchanger (3) in charge of the condenser, thereby adjusting the supercooling degree of the condenser in the subcooled area to achieve an optimal operation of increasing the COP of the heat pump device. do.
이는 하계시 또는 동기에 관계없이 적절한 냉매를 응축기의 공급하여, 응축기 출구의 과냉도를 증가하여, 히트펌프의 최적운전을 이루고자 하는 것이다.This is to achieve the optimum operation of the heat pump by supplying the appropriate refrigerant to the condenser regardless of the summer or winter, increasing the subcooling at the outlet of the condenser.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 제상조절 및 과냉조절 기능을 갖는 히트펌프장치는, 히트펌프의 구조를 단순화하면서도 최적운전이 이루어 지도록, 냉방 및 난방운전시에 관계없이, 응축기 기능을 담당하는 열교환기 후단에 항상 수액기 를 위치하도록 4개의 체크밸브를 응축기과 수액기 중간에 위치하는 히트펌프 장치에서, 수액기로부터 고온 고압의 제상용 냉매를 실외측 공기열교환기에 공급하여 제상운전을 매우 단순화하여, 에너지 절감과 구조의 단순화하며, 응축기의 출구의 과냉도를 조절하여, 과냉조절기능을 부가하여, 최적의 운전으로 인한 애너지 절감을 제공하도록 하는데 있다. As described above, the heat pump apparatus having a defrosting control and a supercooling control function according to the present invention is a heat exchanger responsible for the condenser function regardless of the cooling and heating operation so as to achieve the optimum operation while simplifying the structure of the heat pump. In the heat pump device where four check valves are located in the middle of the condenser and the receiver, the defrosting operation is greatly simplified by supplying a high temperature and high pressure defrost refrigerant from the receiver to the outdoor air heat exchanger. Energy saving and simplification of the structure, by adjusting the subcooling of the outlet of the condenser, by adding a subcooling control function, to provide energy savings due to optimal operation.
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KR1020060057106A KR100673274B1 (en) | 2006-06-23 | 2006-06-23 | Apparatus for heat pump with four check valve including defrosting and subcooling control function |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2024014666A1 (en) * | 2022-07-15 | 2024-01-18 | 삼성전자주식회사 | Air conditioner |
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- 2006-06-23 KR KR1020060057106A patent/KR100673274B1/en active IP Right Grant
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