KR102171577B1 - Refrigerant compressor suction gas temperature control in according climate temperature of Refrigerant cycle Heat pump - Google Patents

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Abstract

A flow direction of a refrigerant between an outdoor unit and an indoor unit is opposite when heating and cooling in the conventional heat pump. Therefore, two check valves and two constant temperature expansion valves are placed in each of the two fluid spaces to control an evaporation pressure of the refrigerant at the time when the constant temperature expansion valve controls the overheating temperature of a refrigerant vapor sucked into a compressor by adjusting an elastic force of a spring (208) by turning a screw (209) to control the overheating temperature. However, for all refrigerants, the pressure change according to the temperature change is not constant, and when the temperature is low, the pressure change due to the temperature change decreases, and when the temperature increases, the pressure change due to the temperature change increases. The heat pump overcomes the physical properties of the refrigerant and always maintains a constant overheating temperature despite changes in the outside air temperature, thereby minimizing the specific volume of refrigerant vapor sucked into the compressor. Therefore, the compression efficiency of the compressor can be maximized.

Description

냉매회로 열펌프의 순환냉매 유량조절장치 및 이를 이용하여 순환냉매의 효율적 유량제어가 가능한 히트펌프{Refrigerant compressor suction gas temperature control in according climate temperature of Refrigerant cycle Heat pump}Refrigerant compressor suction gas temperature control in according climate temperature of Refrigerant cycle Heat pump}

아주 낮은 영하의 온도에서부터 영상의 온도에 이르기까지 넓은 기후 변화에도 불구하고 대기로부터 열을 흡수하여 냉매를 증발하는 증발열로 냉방을 하고 증발한 냉매증기를 압축하여 응축하므로 얻어지는 응축열로 난방을 하는 냉매회로열펌프에 관한 기술입니다. Refrigerant circuit that cools with evaporation heat that absorbs heat from the atmosphere and evaporates refrigerant despite wide climate change from very low sub-zero temperatures to image temperature, and heats with condensation heat obtained by compressing and condensing the evaporated refrigerant vapor. This is a technology for heat pumps .

인류는 주로 연소에 의한 반응열로 난방을 하였습니다. 특히 교통수단인 차량의 경우 겨울에는 연소반응에 의한 열로 동력을 얻어 차량을 운행하고 대기 중으로 배출되는 폐열로 난방을 하고 여름에는 연소반응에 의해 얻어지는 동력으로 압축기를 구동하여 냉방을 합니다.Humans mainly heated the reaction heat by combustion. In particular, in the case of vehicles as a means of transportation, in winter, the vehicle is driven by receiving power from heat from combustion reactions, heating is performed with waste heat discharged to the atmosphere, and in summer, the compressor is driven with power obtained from the combustion reaction to cool down.

이로 인한 탄산가스 배출 증가는 지구온난화를 유발하여 지구환경에 심각한 해악을 끼칩니다.The resulting increase in carbon dioxide emissions causes global warming, causing serious harm to the global environment.

그래서 전력으로 전동기를 가동하여 운행하는 전기자동차는 연소반응으로 인한 폐열이 없으므로 겨울에는 냉매의 응축열로 난방을 하여야하고 여름철에는 냉매의 증발열로 냉방을 하는 냉매회로 열펌프가 필연적으로 있어야 합니다.Therefore, electric vehicles that run electric motors with electric power do not have waste heat due to combustion reactions, so they must be heated with condensation heat of refrigerant in winter and a refrigerant circuit heat pump that cools with evaporation heat of refrigerant in summer.

난방 시 대기로부터 최대의 열을 흡수하려면 증발기 관로 내부를 흐르는 냉매증기는 포화증발상태로 압축기 밀봉케이스에 유입되어 상기 압축기 밀봉케이스 내부에 구비된 구동 전동기의 회전자와 고정자권선에 흐르는 전류로 인해 발생하는 열과 압축기 가동으로 인해 발생한 마찰열 등 상기 압축기 밀봉케이스 내부에서 압축기 가동으로 발생한 모든 열을 흡수하여 모두 증발하고 증발한 냉매증기는 대기온도보다 낮은 온도를 유지하여 대기로 유실되는 열이 없고, 비체적이 가장 낮은 완전한 기체상태로 압축기에 흡입될 때 냉매회로 열펌프의 열펌프 효율을 최상으로 유지할 수 있습니다. 이러한 관점에서 냉매회로를 순환하는 냉매의 유량을 제어하는 기술에 관한 것입니다.In order to absorb the maximum heat from the atmosphere during heating, refrigerant vapor flowing inside the evaporator pipe flows into the compressor sealing case in a saturated evaporation state, and is generated by the current flowing through the rotor and stator windings of the driving motor provided inside the compressor sealing case. The refrigerant vapor absorbs all the heat generated by the compressor operation inside the compressor sealing case, evaporates all heat generated by the compressor operation, and the evaporated refrigerant vapor maintains a temperature lower than the atmospheric temperature so that there is no heat lost to the atmosphere. The heat pump efficiency of the refrigerant circuit heat pump can be maintained at the best when it is sucked into the compressor in the lowest complete gas state. From this point of view, it is related to technology that controls the flow rate of refrigerant circulating in the refrigerant circuit.

선행문헌
KR 10-0332778 B
KR 10-1837954 BPrior literature
KR 10-0332778 B
KR 10-1837954 B

종래의 냉매회로열펌프는 실외기와 실내기를 두고 난방과 냉방에 따라 실외기와 실내기 사이의 냉매의 흐름방향이 상반 됩니다.Conventional refrigerant circuit heat pumps have an outdoor unit and an indoor unit, and the flow direction of the refrigerant between the outdoor unit and the indoor unit is opposite depending on heating and cooling.

그래서 도1에서와 같이 두 개의 정온(定溫)식 팽창밸브(105,106)와 두 개의 체크밸브(104,107)를 각각 두고So, as shown in Fig. 1, two constant-temperature expansion valves 105 and 106 and two check valves 104 and 107 are respectively placed.

냉방의 경우 실외기(103)에서 응축된 냉매는 체크밸브(104)를 거쳐 "정온(定溫)식 팽창밸브(106)"에서 압축기로 흡입되는 냉매증기를 과열상태가 되게 실내기(108)에 유입되는 냉매 량을 조절하고In the case of cooling, the refrigerant condensed in the outdoor unit 103 passes through the check valve 104 and flows into the indoor unit 108 so that the refrigerant vapor sucked into the compressor through the "fixed-temperature expansion valve 106" becomes overheated. Adjust the amount of refrigerant

난방의 경우는 실내기(108)에서 응축된 냉매는 체크밸브(107)를 거쳐 "정온(定溫)식 팽창밸브(105)"에서 압축기로 흡입되는 냉매증기를 과열상태로 유지하게 실외기(103)에 유입되는 냉매 유량을 조절합니다.In the case of heating, the refrigerant condensed in the indoor unit 108 passes through a check valve 107 to keep the refrigerant vapor sucked into the compressor from the "fixed-temperature expansion valve 105" in an overheated state. Adjust the flow rate of refrigerant flowing into

사람이 상주하는 실내공간의 온도는 20-25℃를 유지하나, 대기의 기후온도(climate temperature)는 -40℃이하에서 40℃이상으로 계절과 지역에 따라 크게 변합니다.The temperature of the indoor space where people reside is maintained at 20-25℃, but the climate temperature of the atmosphere varies greatly depending on the season and region from -40℃ to 40℃ or higher.

종래의 냉매회로 열펌프에 사용하는 "정온(定溫)식 팽창밸브"의 작동원리를 살펴보면 도2에서와 같이 정온식 팽창밸브 내부의 냉매 배출공간(201) 혹은 균압관(212)을 통해 압축기 흡입관로 내부를 흐르는 냉매의 압력이 작용하는 공간(203)(균압공간 또는 압력감응공간이라 한다)과, 압축기 흡입관로 외부표면에 접촉하여 온도를 감지하는 온도감응벌브(Thermal Bulb)(211)와 연결되어 냉매의 온도에 의해 작용하는 공간(201)(온도감응공간이라 한다)을 격막(Diaphragm)(202)으로 분리 구획하고, 압축기 흡입 냉매증기의 온도에 의해 작용하는 공간에는 사용하는 냉매와 꼭 같은 증발압력을 갖는 물질을 채워서 포화증기상태를 유지하고, 압축기로 흡입되는 냉매증기의 열을 전도받아 온도감응벌브(211) 내부에서 팽창한 내부물질의 포화증기 압력은 정온식 팽창밸브의 변체(207)가 아래로 이동하여 변좌(206)와의 공극이 증가하는 방향(밸브가 열리는 방향)으로 작용하고 그리고 배출가스 공간(203)의 냉매가스 압력 혹은 균압관을 통해 인가되는 압축기 흡입관로 내부를 흐르는 냉매의 압력에 스프링(208)의 탄성력이 더해진 압력은 팽창밸브의 변체(207)를 위로 이동하여 변좌(206)의 공극이 감소하는 방향(밸브가 닫히는 방향)으로 작용한다.Looking at the operating principle of the "fixed-temperature expansion valve" used in the conventional refrigerant circuit heat pump, the compressor through the refrigerant discharge space 201 or the equalizing pipe 212 inside the constant-temperature expansion valve as shown in FIG. space that the pressure of the refrigerant flowing through the inside of a suction pipe acts 203 (referred to as a pressure equalizing space, or a pressure-sensitive area) and, in contact with the outer surface to the compressor suction line temperature sensing bulb for detecting the temperature (Thermal bulb) (211) and The space 201 ( referred to as a temperature-sensitive space ) that is connected and acting by the temperature of the refrigerant is separated and partitioned by a diaphragm 202, and the space acting by the temperature of the compressor suction refrigerant vapor must be separated from the refrigerant used. The saturated vapor pressure of the internal material expanded inside the temperature-sensitive bulb 211 by filling the material with the same evaporation pressure to maintain the state of saturated steam, and receiving heat from the refrigerant vapor sucked into the compressor is changed ( 207 moves downward and acts in the direction in which the air gap with the toilet seat 206 increases (the direction in which the valve opens), and flows through the inside of the compressor suction pipe applied through the refrigerant gas pressure in the exhaust gas space 203 or the equalizing pipe. The pressure obtained by adding the elastic force of the spring 208 to the pressure of the refrigerant acts in a direction in which the air gap of the toilet seat 206 decreases (the direction in which the valve is closed) by moving the variable body 207 of the expansion valve upward.

이를 도3에 도시하고 작동에 대하여 자세히 살펴보면This is shown in Figure 3 and a detailed look at the operation

"정온식 팽창밸브(도2)"에서 단열 팽창한 냉매가 증발관로를 통과 하면서 외부로부터 증발열을 흡수하고 증발한 냉매증기가 압축기 흡입관로를 통과하여 압축기로 흡입되는 냉매증기로부터 열을 전도받아 증발한 온도감응벌브 내부 물질의 증발압력(①)은 밸브를 열려는 힘으로 작용하고The refrigerant adiabatically expanded in the "regular temperature expansion valve (Fig. 2)" absorbs evaporation heat from the outside while passing through the evaporation pipe, and the evaporated refrigerant vapor passes through the compressor suction pipe and receives heat from the refrigerant vapor sucked into the compressor and evaporates. The evaporation pressure (①) of the material inside a temperature-sensitive bulb acts as the force to open the valve

냉매증기의 압력(②)에 스프링의 탄성력(③)이 더해진 힘(②+③)은 밸브를 닫으려는 힘으로 작용합니다.The force (②+③) added by the spring's elastic force (③) to the refrigerant vapor pressure (②) acts as a force to close the valve.

즉 밸브를 열려는 힘과 밸브를 닫으려는 힘, 두 힘이 격막(Diaphragm)을 사이에 두고 균형을 잡음에 따라 밸브의 열림 정도가 정해집니다.In other words, the degree of opening of the valve is determined by balancing the force to open the valve and the force to close the valve, and the two forces balance the diaphragm between them.

그래서 압축기로 흡입되는 냉매증기 압력은 압축기 밀봉케이스로 흡입되는 냉매증기 온도에 해당되는 포화증발압력에 스프링의 탄성력③을 감한 압력②로 유입합니다,So, the refrigerant vapor pressure sucked into the compressor flows into the pressure ② subtracting the elastic force ③ of the spring from the saturated evaporation pressure corresponding to the temperature of the refrigerant vapor sucked into the compressor sealing case.

즉 설정된 스프링의 탄성력에 해당하는 압력만큼의 낮은 압력으로 증발기에서 증발을 합니다. 그래서 스프링의 탄성력에 해당되는 압력은 냉매증기를 과열(Super Heat)함으로 얻어지는 압력이 됩니다.In other words, it evaporates in the evaporator at a pressure as low as the pressure corresponding to the elastic force of the set spring. Therefore, the pressure corresponding to the elastic force of the spring becomes the pressure obtained by superheating the refrigerant vapor.

그런데 온도에 따라 변하는 냉매의 증발압력은 온도에 비례하여 증가 하지 않고 온도가 낮으면 압력의 변화가 낮고 온도가 올라가면 압력변화가 높아집니다.However, the evaporation pressure of the refrigerant, which changes with temperature, does not increase in proportion to the temperature. When the temperature is low, the pressure change is low, and when the temperature rises, the pressure change increases.

그래서 스프링의 일정한 탄성력으로 과열온도를 얻으므로 온도1에서 압축기로 흡입되는 냉매증기의 과열온도1은 온도2에서 압축기로 흡입되는 냉매증기의 과열온도2보다 적다.Therefore, since the overheating temperature is obtained by the constant elastic force of the spring, the overheating temperature 1 of the refrigerant vapor sucked into the compressor at temperature 1 is less than the overheating temperature 2 of the refrigerant vapor sucked into the compressor at temperature 2.

그래서 도 4에서와 같이 증발기 내부에서의 포화증기의 등온 구간이 대기온도가 높아지면 증가하고 낮아지면 감소합니다.So, as shown in Fig. 4, the isothermal section of saturated steam inside the evaporator increases when the atmospheric temperature increases and decreases when it decreases.

압축기로 흡입되는 냉매증기의 비체적은 대기온도가 낮을수록 증가합니다. 압축기로 흡입되는 냉매증기는 최소의 과열로 비체적이 최소일 때 압축기의 압축효율이 최대가 되고 비체적이 증가함에 따라 압축효율은 낮아집니다.The specific volume of refrigerant vapor sucked into the compressor increases as the ambient temperature decreases. When the specific volume of the refrigerant vapor sucked into the compressor is minimal due to minimum overheating, the compression efficiency of the compressor is maximized and the compression efficiency decreases as the specific volume increases.

이와 같이 종래의 냉매회로 열펌프에서 대기온도가 낮아지면 이에 따라 열펌프 효율이 낮아지는 것은 압축기로 흡입되는 냉매증기가 과열증기 상태를 유지하기위하여 항상 스프링(208)의 일정한 탄성력으로 팽창밸브의 변체를 밸브가 닫히는 방향으로 밀어주므로 압축기로 흡입되는 기체상태의 냉매증기의 일정한 체적내의 기체의 분자 수는 온도증가에 따라 비례하여 감소하지 않고 온도가 낮아지면 더욱 낮아지고 온도가 올라가면 더욱 증가하기 때문입니다.As described above, when the air temperature in the conventional refrigerant circuit heat pump decreases, the heat pump efficiency decreases accordingly, so that the refrigerant vapor sucked into the compressor maintains the superheated vapor state, the expansion valve is always modified by a constant elastic force of the spring 208. This is because the number of gas molecules in a certain volume of gaseous refrigerant vapor sucked into the compressor does not decrease proportionally as the temperature increases, but decreases as the temperature decreases and increases further as the temperature increases. .

실 예로 냉매 R22의 온도에 따른 압력변화를 10℃간격으로 살펴보면For example, if you look at the pressure change according to the temperature of the refrigerant R22 at intervals of 10℃,

○-50℃에서 -40℃로 증가할 때 증발압력 변화는 약 0.4기압○ When increasing from -50℃ to -40℃, the evaporation pressure change is about 0.4 atm.

○-40℃에서 -30℃로 증가할 때 0.62기압○ 0.62 atmosphere when increasing from -40℃ to -30℃

○-30℃에서 -20℃로 증가할 때 0.9기압○ 0.9 atm when increasing from -30℃ to -20℃

○-20℃에서 -10℃증가 할 때 약 1.1기압○ Approx. 1.1 atm when increasing -10℃ from -20℃

○-10℃에서 0℃로 증가할 때 1.43기압○ 1.43 atm when increasing from -10℃ to 0℃

○0℃에서 10℃로 증가 할 때 약 1.83기압 증가합니다.○When increasing from 0℃ to 10℃, about 1.83 atm increases.

그러나 종래의 냉매회로열펌프의 "정온식 팽창밸브"는 대기온도의 변화를 고려하지 않고 항상 일정한 스프링의 탄성력 만큼의 압력을 낮게 정하므로 대기온도가 0-10℃일 때 증발기의 과열온도를 3℃로 하려면 스프링의 탄성력을 0.6기압으로 설정하여야 하므로, 이때 외기온도에 따라 변하는 과열온도의 변화는However, the "static expansion valve" of the conventional refrigerant circuit heat pump does not take into account the change in atmospheric temperature and always sets the pressure as low as the elastic force of a constant spring. Therefore, the overheating temperature of the evaporator is reduced by 3 when the atmospheric temperature is 0-10℃. In order to set it to ℃, the elastic force of the spring must be set to 0.6 atm. At this time, the change in overheating temperature that varies depending on the outside temperature is

○대기온도가 -10℃ ~ 0℃ 에서는 4℃○ 4℃ when the air temperature is -10℃ ~ 0℃

○대기온도가 -20℃ ~ -10℃에서는 5℃○ 5℃ when the air temperature is -20℃ to -10℃

○대기온도가 -30℃ ~ -20℃에서는 6.1℃○ 6.1℃ when the air temperature is -30℃ to -20℃

○대기온도가 -40℃ ~ -30℃에서는 8℃○ 8℃ when the air temperature is -40℃ to -30℃

○대기온도가 -50℃ ~ -40℃에서는 12℃의 과열 온도가 증가합니다.○ When the air temperature is -50℃ to -40℃, the overheating temperature of 12℃ increases.

그래서 대기의 온도가 낮아짐에 따라 압축기로 흡입되는 냉매증기의 과열온도가 증가하므로 비체적이 증가하여 압축기의 압축효율이 낮아집니다.Therefore, as the air temperature decreases, the overheating temperature of the refrigerant vapor sucked into the compressor increases, so the specific volume increases and the compression efficiency of the compressor decreases.

이러한 종래의 냉매회로 열펌프의 문제점을 해결하기 위하여 증발기 내부의 액상의 냉매가 증발기 주위로부터 대기의 열을 전도 받으려면 대기온도 보다 낮은 온도에서 증발하여야 하고 증발기의 관로 내부를 흐르는 냉매증기는 포화증발상태의 등온을 유지할 때 외기로부터 최대의 열이 전도됩니다.In order to solve the problems of the conventional refrigerant circuit heat pump, the liquid refrigerant inside the evaporator must evaporate at a temperature lower than the atmospheric temperature in order to receive atmospheric heat from around the evaporator, and the refrigerant vapor flowing inside the evaporator pipe is in a saturated evaporation state. When maintaining the isothermal temperature of, maximum heat is conducted from outside air.

대기온도와 냉매증발온도의 차가 증가하면 과열도가 증가하고 온도차가 감소하면 과열도가 감소합니다. 증발기 관로 내부를 흐르는 모든 냉매는 외기로부터 증발열을 흡수하여 증발을 할 때 모두 증발하지 않고 잠열이 포함된 냉매증기가 "압축기 밀봉케이스 내부" 로 유입되어 압축기 밀봉케이스 내부에 장치된 압축기 구동 전동기 권선에 인가된 전압으로 발생하는 철손과 흐르는 전류로 인해 발생하는 동손 그리고 압축기 가동에 의해 발생한 기계적 손실 열을 모두 흡수하여 이상기체상태로 증발한 냉매증기가 압축기 밀봉케이스 내부에서 대기온도보다 낮은 온도이면 압축기 밀봉케이스를 통해 대기 중으로 유실되는 열이 없어지고, 비체적이 가장 적은 기체상태로 압축기에 흡입되므로 압축기가 압축하는 냉매질량은 최대가 되어 압축기의 압축효율이 최대가 됩니다.As the difference between the air temperature and the refrigerant evaporation temperature increases, the superheat degree increases, and as the temperature difference decreases, the superheat degree decreases. All refrigerant flowing inside the evaporator pipe absorbs evaporation heat from outside air and does not evaporate when evaporating, and refrigerant vapor containing latent heat flows into the "inside the compressor sealing case" and into the winding of the compressor driving motor installed inside the compressor sealing case. If the refrigerant vapor evaporated into an abnormal gas state by absorbing both the iron loss generated by the applied voltage, the copper loss caused by the flowing current and the mechanical loss heat generated by the compressor operation is lower than the ambient temperature inside the compressor sealing case, the compressor is sealed. Heat lost to the atmosphere through the case disappears, and the gaseous state with the lowest specific volume is sucked into the compressor, so the mass of refrigerant compressed by the compressor is maximized, and the compression efficiency of the compressor is maximized.

이에 따라 본 발명의 기술적인 과제를 해결하는 수단은, 종래의 정온식 팽창밸브에서와 같이 압축기로 흡입되는 냉매증기의 과열도를 얻기 위해 스프링의 탄성력을 이용하지 않고, 외기온도에 따라 도 5와 도 6에서와 같이 제작된 솔레노이드코일(520)에 흐르는 전류를 제어하여 외기온도의 높고 낮음에도 불구하고 압축기로 흡입되는 냉매증기의 과열도를 항상 최소로 유지하게 하는, 냉매회로 열펌프의 순환냉매 유량조절장치를 제공하는 것이며, 또한 상기한 냉매회로 열펌프의 순환냉매 유량조절장치를 이용하여 순환냉매의 효율적 유량제어가 가능한 히트펌프를 제안하는 것입니다. Accordingly, the means for solving the technical problem of the present invention is not using the elastic force of the spring in order to obtain the superheat degree of the refrigerant vapor sucked into the compressor as in the conventional constant temperature expansion valve, Circulating refrigerant of the refrigerant circuit heat pump, which controls the current flowing through the solenoid coil 520 manufactured as in FIG. 6 to always keep the superheat degree of the refrigerant vapor sucked into the compressor to a minimum despite the high and low outside temperature. It provides a flow control device, and also proposes a heat pump capable of efficiently controlling the flow rate of circulating refrigerant by using the circulating refrigerant flow control device of the refrigerant circuit heat pump described above.

즉 압축기 밀봉케이스 내부로 유입되는 냉매증기에 포함된 잠열량 이 압축기 구동 전동기 권선의 전기적인 저항 열, 마찰열량 등 압축기 밀봉케이스 내부에서 압축기 가동에 의해 발생되는 모든 열량과 같아져서In other words, the amount of latent heat contained in the refrigerant vapor flowing into the compressor sealing case is equal to all the heat generated by the compressor operation inside the compressor sealing case, such as electrical resistance heat and frictional heat of the winding of the compressor driving motor.

압축기 밀봉케이스 내부의 냉매온도는 압축기 밀봉케이스 주위의 대기온도보다 낮은 온도로 가열되어 외기로 유실되는 열을 없애고 비체적이 최소인 상태로 압축기로 흡입되게 증발기로 유입되는 액상의 냉매유량을 제어하는 것이 본 발명의 기술적인 과제를 해결하는 수단입니다.The refrigerant temperature inside the compressor sealing case is heated to a temperature lower than the ambient temperature around the compressor sealing case to remove heat lost to the outside, and to control the liquid refrigerant flow flowing into the evaporator to be sucked into the compressor with a minimum specific volume. It is a means to solve the technical problem of the present invention.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하는 수단으로 제작된 냉매회로는 압축기 가동을 위해 공급되는 전력에너지가 압축기 밀봉케이스를 통해 대기 중으로 유실되지 않고 순환하는 냉매에 모두 흡수되어 난방열로 변하고 또한 압축기로 흡입되는 냉매증기의 비체적이 최소인 상태로 압축기에 흡입되어 압축효율은 도 10에 도시한 바와 같이 종래의 압축곡선1에서 압축곡선2로 압축효율을 향상하는 효과가 있습니다.In the refrigerant circuit manufactured as a means to solve the above technical problems, the power energy supplied to operate the compressor is not lost to the atmosphere through the compressor sealing case, but is all absorbed by the circulating refrigerant and converted into heating heat, and the refrigerant sucked into the compressor. As the vapor is sucked into the compressor with the minimum specific volume, the compression efficiency has the effect of improving the compression efficiency from the conventional compression curve 1 to the compression curve 2 as shown in FIG. 10.

도1 : 기존 냉매회로 열펌프의 개략도
도2 : 종래의 정온식 팽창밸브의 구성도
도3 : 종래의 정온식 팽창밸브의 작동 원리 계략도
도4 : 대기 온도에 따라 압축기로 흡입되는 냉매증기의 과열도가 변하는 종래 증발기의 과열온도 분포도
도5 : 발명에 의한 유량조절장치의 일 실시예에 따른 구성도
도6 : 발명에 의한 순환냉매 유량을 제어하는 유량조절장치의 단면도
도7 : 발명에 의한 유량조절장치의 변체(Valve Body)의 변위에 따라 유로의 개도(開度)가 비례하는 변체(Valve body)와 변좌(Valve seat)의 규격도
도8 : 본 발명을 실시하기 위한 자동제어장치 구성도
도9 : 발명에 의한 유량조절장치의 작동원리를 나타낸 계략도
도10 : 종래의 압축기 압축곡선(압축곡선1)와 발명에 의한 압축기의 압축곡선(압축곡선2)을 나타낸 압축기의 압축 곡선도Figure 1: Schematic diagram of the existing refrigerant circuit heat pump
Figure 2: Configuration of a conventional constant temperature expansion valve
Figure 3: Schematic diagram of the operating principle of a conventional constant temperature expansion valve
Figure 4: Overheating temperature distribution diagram of a conventional evaporator in which the degree of superheat of refrigerant vapor sucked into the compressor varies depending on the ambient temperature.
Figure 5: Configuration according to an embodiment of the flow control device according to the invention
Figure 6: A cross-sectional view of a flow control device for controlling the circulating refrigerant flow rate according to the invention
Figure 7: Standard diagram of the valve body and the valve seat in which the opening of the flow path is proportional to the displacement of the valve body of the flow control device according to the invention.
Figure 8: Configuration of an automatic control device for implementing the present invention
Figure 9: Schematic diagram showing the operating principle of the flow control device according to the invention
Fig. 10: A compression curve diagram of a compressor showing a compression curve of a conventional compressor (compression curve 1) and a compression curve of a compressor according to the invention (compression curve 2)

발명의 기술적인 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 도 5에서와 같이 4개의 체크밸브(체크밸브1 내지 4)를 구비한 '하나의 전자식 유량조절장치'에 의해, 난방 시와 냉방 시 냉매흐름이 상반되지 않고, 항상 같은 방향으로 흐르도록 하여, 유로에 의해 연통되는 "수액공간(534)"에서 "유량조절공간(540)"으로 흐르는 순환냉매의 유량을 제어하게 된다.In order to solve the technical problem of the invention, the present invention provides four check as shown in Figure 5 valve (check valve 1 to 4), one of the electromagnetic flow control device, when, heating during the cooling by the refrigerant flow with a This is not contradictory and always flows in the same direction, so that the flow rate of the circulating refrigerant flowing from the "fluid space 534" communicated by the flow path to the "flow rate control space 540" is controlled.

본 발명에 따른 유량조절장치는, 압축기 흡입관로 내부를 흐르는 냉매증기의 온도에 감응하는 온도감응벌브(510)와, 균압관(517)에 의해 상기 압축기 흡입관로에 연결되는 균압공간 (516)과, 상기 균압공간(516)의 하부에는 격막(515)에 의해 구획되고 연결모세관(512)에 의해 상기 온도감응벌브(510)와 연결되는 격막 하부공간(514)(온도감응공간이라 한다)과, 난방시에는 냉매의 유입구이고 냉방시에는 냉매의 유출구인 제1입출구(532)와, 냉방시에는 냉매의 유입구이고 난방시에는 냉매의 유출구인 제2입출구(533)와, 상기 제1입출구(532) 또는 제2입출구(533)로 유입된 냉매가 체류하는 수액공간(534)과, 상기 수액공간의 하부로 유로를 통해 연결되는 유량조절공간(540)과, 상기 격막(515)의 승하강력과 솔레노이드코일의 자력에 의해 상기 유로를 개폐하는 변체(530)와, 상기 제1입출구(532)로부터 수액공간(534)으로의 냉매흐름을 가능하게 하는 제1체크밸브(CV1)와, 상기 유량조절공간(540)으로부터 제1입출구(532)로의 냉매흐름을 가능하게 하는 제2체크밸브(CV2)와, 상기 제2입출구(533)로부터 수액공간(534)으로의 냉매흐름을 가능하게 하는 제3체크밸브(CV3)와, 상기 유량조절공간(540)으로부터 제2입출구(533)로의 냉매흐름을 가능하게 하는 제4체크밸브(CV4)를 구비한 것을 특징으로 한다.
이렇게 구성된 "하나의 전자식 유량조절장치"는, 압축기 흡입관로 내부를 흐르는 냉매증기의 압력에 감응하는 균압공간(516), 압축기 흡입관로 내부를 흐르는 냉매증기의 온도에 감응하는 온도감응공간(514), 흐르는 전류의 세기에 비례하여 힘을 발생하는 솔레노이드코일(520)을 구비하여, 압축기 흡입관로 내부를 흐르는 냉매증기의 온도가 증가함에 따라 유량조절장치 를 열어 유량을 증가하게 하고, 압축기 흡입관로 내부를 흐르는 냉매증기의 압력이 커짐에 따라, 그리고 솔레노이드코일(520)에 흐르는 전류의 세기에 따라 발생하는 자력이 커짐에 따라 유량조절장치 를 닫게 g한다. The flow control device according to the present invention includes a temperature-sensitive bulb 510 that responds to the temperature of the refrigerant vapor flowing inside the compressor suction pipe, and a pressure equalization space 516 connected to the compressor suction pipe through a pressure equalization pipe 517. , The lower portion of the pressure equalization space 516 is partitioned by a diaphragm 515 and is connected to the temperature-sensitive bulb 510 by a connection capillary tube 512, a diaphragm lower space 514 (referred to as a temperature-sensitive space), The first inlet port 532 is an inlet port for refrigerant during heating and an outlet port for refrigerant in cooling, a second inlet port 533 for refrigerant inlet port for cooling and an outlet port for refrigerant during heating, and the first inlet port 532 ) Or the infusion space 534 in which the refrigerant introduced through the second inlet and outlet 533 resides, the flow control space 540 connected to the lower portion of the infusion space through a flow path, and the elevating force of the diaphragm 515 A variable body 530 that opens and closes the flow path by the magnetic force of the solenoid coil, a first check valve (CV1) that enables refrigerant flow from the first inlet and outlet 532 to the infusion space 534, and the flow rate control A second check valve (CV2) that enables refrigerant flow from the space 540 to the first inlet and outlet 532, and a third that allows refrigerant flow from the second inlet and outlet 533 to the infusion space 534 It characterized in that it comprises a check valve (CV3) and a fourth check valve (CV4) for enabling the flow of refrigerant from the flow rate control space 540 to the second inlet and outlet (533).
The " one electronic flow control device " configured as described above includes a pressure equalization space 516 that responds to the pressure of refrigerant vapor flowing inside the compressor suction pipe, and a temperature sensitive space 514 that responds to the temperature of the refrigerant vapor flowing inside the compressor suction pipe. internal to the compressor suction line, and in proportion to the intensity of the flowing current having a solenoid coil 520 for generating a power, and increases the flow rate by opening the flow control device as the temperature of the refrigerant vapor flowing through the inside of the compressor suction line increases, As the pressure of the refrigerant vapor flowing through the flow increases and the magnetic force generated according to the strength of the current flowing through the solenoid coil 520 increases, the flow control device is closed.

이를 보다 더 구체적으로 살피기 위해 도 6에 이를 도시하고 살펴보면 압축기 흡입관로 표면에 접하여 압축기 밀봉케이스로 흡입되는 냉매증기 온도에 감응하는 온도감응벌브(510)의 온도감응 물질은 냉매회로 열펌프에서 냉매로 사용하는 같은 냉매이고,In order to examine this in more detail, the temperature-sensitive material of the temperature-sensitive bulb 510, which is in contact with the surface of the compressor suction pipe and responds to the temperature of the refrigerant vapor sucked into the compressor sealing case, is converted from the refrigerant circuit heat pump to the refrigerant. Is the same refrigerant used,

온도감응벌브(510)는 주입구(511), 격막 하부공간(513), 연결모세관(512), 배출구(513)로 연결되어 하나의 온도감응공간을 형성하고, 상기 배출구(513)는 밸브(도면에 도시하지 않음)를 거쳐 진공펌프(도면에 도시하지 않음)에 연결되고, 상기 주입구(511)는 또다른 밸브(도면에 도시하지 않음)를 거쳐 냉매 저장용기(도면에 도시하지 않음)에 연결한다.The temperature-sensitive bulb 510 is connected to the inlet 511, the diaphragm lower space 513, the connection capillary tube 512, and the outlet 513 to form one temperature-sensitive space, and the outlet 513 is a valve (Fig. It is connected to a vacuum pump (not shown in the figure) through (not shown in the figure), and the inlet 511 is connected to a refrigerant storage container (not shown in the figure) through another valve (not shown in the figure). do.

그리고 진공펌프를 가동하여 온도감응공간 내부의 공기를 모두 배출하고 연결된 밸브를 닫고 온도감응물질이 저장된 용기와 연결된 밸브를 열어 액상과 기상이 공존하는 포화상태로 그 양을 조절하여 충진하고 상기 주입구(511)와 배출구(513)를 압착하고 말단은 영구적으로 밀봉되게 용접으로 마감을 한다.Then, the vacuum pump is operated to discharge all the air inside the temperature sensitive space , close the connected valve, open the valve connected to the container where the temperature sensitive material is stored, and adjust the amount to a saturated state in which the liquid and gaseous phases coexist, and fill the inlet ( 511) and the outlet 513 are compressed and the ends are permanently sealed by welding.

그리고 압축기 흡입관로 외부표면에 밀착 설치된 온도감응벌브(510) 내부의 냉매는, 상기 흡입관로 내부를 흐르는 냉매증기 온도로부터 열을 전도받아 증발하고, 증발한 온도감응벌브(510) 내부 냉매의 포화증발압력은 격막(515) 하부에서 상기 격막(515)을 위로 밀어, 상기 격막(515)에 연결된 상기 변체(530)를 개방하는 방향으로 작용하게 하고,And a compressor suction pipe the temperature sensitive bulb refrigerant inside 510 is installed in close contact with the outer surface is received conduct heat from the refrigerant vapor temperature flowing inside with the suction pipe and evaporated, the evaporation temperature sensitive bulb 510 saturated evaporation inside the refrigerant The pressure pushes the diaphragm 515 upward from the bottom of the diaphragm 515, causing it to act in the direction of opening the deformable body 530 connected to the diaphragm 515,

상기 격막(515) 상부의 균압공간(516)은 균압관(517)을 통해 상기 온도감응벌브(510)가 위치한 압축기 흡입관로에 연결되어 구성되므로, 압축기로 흡입되는 냉매증기의 압력은 균압관(517)을 통해 상기 격막(515) 상부에서 격막을 아래로 밀어 상기 격막에 연결된 상기 변체(530)를 닫는 방향으로 작용하고,Since the pressure equalization space 516 above the diaphragm 515 is configured by being connected to the compressor suction line in which the temperature-sensitive bulb 510 is located through a pressure equalization pipe 517, the pressure of the refrigerant vapor sucked into the compressor is a pressure equalization pipe ( Acting in the direction of closing the body 530 connected to the diaphragm by pushing the diaphragm downward from the top of the diaphragm 515 through 517,

솔레노이드코일(520)에 전류가 흐름에 따라 발생하는 자력은, 본 발명에 따른 유량조절장치의 변체(530)에 연결된 전기자(521)를 상기 솔레노이드코일(520) 중심부로 흡인하므로, 이 힘에 의해 상기 변체(530)를 아래로 밀어 순환냉매의 유로를 닫는 방향으로 작용을 하는데,The solenoid coil 520, magnetic force current is generated in accordance with the flow, so draw the armature 521 is connected to a variant 530 of the flow control device in accordance with the present invention the center the solenoid coil 520, by the force It acts in a direction to close the flow path of the circulating refrigerant by pushing the deformable body 530 down,

상기 솔레노이드코일(520)에 흐르는 전류를 조절함에 따라 유량조절장치의 변체를 닫으려는 힘과, 상기 온도감응벌브(510) 내부에서 증발한 냉매의 포화증발압력에 의해 변체를 열려는 힘이 서로 균형을 이루는 위치에서 상기 변체(530)가 정지하고As the current flowing through the solenoid coil 520 is regulated, the force to close the body of the flow control device and the force to open the body by the saturation evaporation pressure of the refrigerant evaporated inside the temperature sensitive bulb 510 are balanced with each other. The variant body 530 stops at a position forming a

이에 따라 "난방의 경우에는 유입구이고, 냉방의 경우에는 유출구인 제1입출구(532)"로 유입된 냉매증기는 체크밸브1(CV1)을 거쳐, 수액공간(534) 에서 비중이 큰 액상의 냉매가 아래로 고여지게 되고, 고여진 액상의 냉매는 변체(Valve body)(530)와 변좌(Valve seat)(531) 사이의 유로(공극)를 통과하여 유량조절공간(540)으로 흐르게 된다. 상기 유량조절공간(540)을 통과한 냉매증기는 체크밸브(CV4)를 지나 "제2입출구(533)"를 통과하여 증발기로 유입되어 대기로부터 열을 흡수하여 증발하고 미처 증발하지 못한 무화상태(霧化狀態)의 냉매증기와 함께 압축기 밀봉케이스 내부로 유입된다. 상기 제2입출구(533)는, 냉방의 경우에는 유입구에 해당하고, 난방의 경우에는 유출구에 해당한다. Accordingly, the refrigerant vapor flowing into the " first inlet port 532 which is an inlet port in the case of heating and an outlet port in the case of cooling" passes through the check valve 1 (CV1), and is a liquid refrigerant having a large specific gravity in the infusion space 534 Is pooled downward, and the liquid refrigerant that has accumulated flows into the flow rate control space 540 through a flow path (gap) between the valve body 530 and the valve seat 531 . The refrigerant vapor that has passed through the flow rate control space 540 passes through the check valve CV4, passes through the " second inlet port 533 ", flows into the evaporator, absorbs heat from the atmosphere, evaporates, and has not evaporated. It flows into the compressor sealing case together with the refrigerant vapor of 霧化狀態. The second inlet and outlet 533 corresponds to an inlet for cooling and an outlet for heating.

압축기 밀봉케이스 내부로 유입되는 무화상태의 냉매증기에 포함된 잠열이 압축기를 밀봉한 케이스 내부에서 압축기를 구동하는 전동기가 가동됨에 따라 고정자권선과 회전자권선에 전류가 흐르므로 발생한 전기적 저항 열과 압축기가 가동함에 따라 발생한 기계적인 마찰열을 모두 흡수하여 증발을 하여도 대기온도보다 낮은 온도로 약간의 과열상태가 되도록 증발기로 유입되는 액상의 냉매 유량을, 유량조절장치의 솔레노이드코일(520)에 흐르는 전류를 제어함으로써, 조절한다.The latent heat contained in the atomized refrigerant vapor flowing into the compressor sealing case is generated by the electric resistance heat generated by the electric resistance heat generated by the electric current flowing through the stator winding and the rotor winding as the motor driving the compressor is operated inside the compressor sealing case. The flow of liquid refrigerant flowing into the evaporator and the current flowing through the solenoid coil 520 of the flow control device are transferred to the evaporator so that it is slightly overheated at a temperature lower than the ambient temperature even if it absorbs all the mechanical frictional heat generated during operation. By controlling , adjust.

이와 같이 솔레노이드코일(520)에 흘리는 전류를 제어하여 정밀한 유량을 조절하려면 도 7에서 변체(530)가 상하로 변위함에 따라 변체(530)와 변좌(531) 사이의 유로(공극) 단면적이 변체의 변위에 비례적으로 변하게 하여 변체의 상하 변위에 따라 유로를 통해 흐르는 냉매의 유량이 1차 함수적으로 증감되게 한다.In this way, in order to control the current flowing through the solenoid coil 520 to precisely adjust the flow rate, the cross-sectional area of the flow path (gap) between the variable body 530 and the toilet seat 531 is By changing proportionally to the displacement, the flow rate of the refrigerant flowing through the flow path increases or decreases in a linear function according to the vertical displacement of the variable body.

즉 변체의 상하이동을 8단계로 구분하여 살펴보면 변체(530)가 최 하부 "0"의 위치에 있을 때는 변좌(531)와 변체(530)의 공극이 없고 변체가 1의 위치로 올라가면 변체 직경은 변좌 직경의 98.71%로 변좌 직경보다 1.29% 감소하여 공극(유로)이 생기고, 그리고 중앙부위 4의 위치에는 변체 직경은 변좌(531) 직경의 94.14%로 공극이 변좌(531) 직경의 5.86%로 증가하여 유로의 개도(開度)가 증가한다. 그래서 본 발명에 따른 유량조절장치는 변체의 상하 이동 거리에 비례하여 유로의 개도(開度)가 증감한다.That is, looking at the vertical movement of the variant into eight stages, when the variant 530 is in the lowest position of "0", there is no gap between the toilet seat 531 and the variant 530, and when the variant rises to the position of 1, the diameter of the variant is The diameter of the toilet seat is 98.71% of the diameter of the toilet seat and 1.29% decreases from the diameter of the toilet seat to create a void, and at the position of the central part 4, the diameter of the body is 94.14% of the diameter of the toilet seat 531 and the gap is 5.86% of the diameter of the toilet seat (531) Increases, and the opening degree of the flow path increases. Therefore, in the flow control apparatus according to the present invention, the opening degree of the flow path increases or decreases in proportion to the vertical movement distance of the variable body.

이렇게 구성된 유량조절장치를 도 8에서와 같이 실외기와 실내기 사이에 두고 다음과 같이 6개소의 온도를 감지한다.The flow control device configured in this way is placed between the outdoor unit and the indoor unit as shown in FIG. 8 and senses the temperature at six locations as follows.

T1 : 외기온도T1: outside temperature

T2 : 실내온도T2: room temperature

T3 : "4방변"과 온도감응벌브(510) 사이의 냉매흡입관로 표면온도T3: Surface temperature of the refrigerant suction pipe between the "4-way" and the temperature sensitive bulb 510

T4 : 압축기 흡입관로와 압축기 밀봉케이스가 만나는 점의 관로 표면온도T4: The surface temperature of the pipe at the point where the compressor suction pipe and the compressor sealing case meet.

T5 : 실외기 출구 냉매관로의 표면온도T5: Surface temperature of the refrigerant pipe at the outlet of the outdoor unit

T6 : 실내기 출구 냉매관로의 표면온도T6: Surface temperature of the refrigerant pipe at the outlet of the indoor unit

상기한 6개의 온도감지기(T1 ~ T6)로 감지한 온도 신호가 냉매회로열펌프의 주제어장치(800)에 입력되고, 압축기를 구동하는 전동기의 구동전력은 인버터(INV1), 실외기 냉각 송풍기(FM1) 구동전력은 인버터(INV2), 실내기 냉각 송풍기(FM2) 구동전력은 인버터(INV3)을 통해 각각 공급된다.The temperature signals sensed by the above six temperature sensors (T1 to T6) are input to the main control device 800 of the refrigerant circuit heat pump, and the driving power of the motor driving the compressor is an inverter (INV1), an outdoor unit cooling fan (FM1). ) Driving power is supplied through the inverter INV2, and the driving power of the indoor unit cooling blower FM2 is supplied through the inverter INV3, respectively .

각 인버터(INV)의 가동 주파수와 솔레노이드코일(520)에 공급되는 전류 값은 상기 6개의 온도감지기(T1~T6)로 감지된 온도신호에 따라 산정하기 위하여 마이크로 프로세스로 구성된 주제어장치(도 8의 800)를 구비한다.The operating frequency of each inverter INV and the current value supplied to the solenoid coil 520 are calculated according to the temperature signals sensed by the six temperature sensors (T1 to T6). 800).

냉매회로열펌프의 주제어장치(800)는The main control device 800 of the refrigerant circuit heat pump

냉매의 온도, 압력, 비체적, 상태열량, 과 잠열 량을 포함하는 냉매의 물성이 소프트웨어 형태로 저장되어있고 상기6개소의 온도신호를 입력받아The properties of the refrigerant including the temperature, pressure, specific volume, state heat, and latent heat of the refrigerant are stored in software form, and the temperature signals of the above six points are received.

○ 외기온도에 따라 냉방과 난방을 자동으로 설정하고○ Cooling and heating are automatically set according to the outside temperature

○ 외기온도에 따라 압축기를 구동 전동기에 전력을 공급하는 인버터(INV1)의 가동주파수를 설정하여 인버터(INV1)에 지령하고○ Set the operating frequency of the inverter (INV1) that supplies power to the motor that drives the compressor according to the outside temperature and commands the inverter (INV1).

○ 실외기 와 실내기의 송풍기 속도를 제어하는 인버터에 가동 주파수를 설정하여 지령하고○ Set and command the operating frequency to the inverter that controls the fan speed of the outdoor unit and the indoor unit.

○ 증발기에 유입되는 냉매유량을 제어하는 유량조절장치의 솔레노이드코일(520)에 흐르는 전류를 제어한다.○ Control the current flowing through the solenoid coil 520 of the flow control device that controls the flow rate of refrigerant flowing into the evaporator.

냉방부하(冷房負荷)와 난방부하(煖房負荷)는 모두 외기온도(T1)과 실내온도(T2)의 차에 비례하여 증감하는데 이에 따라 열펌프로부터 공급되는 냉방열량(증발열량)과 난방열량(응축열량)인 냉매의 "단위 질량 당 증발 잠열 량" 은 외기온도의 변화에 따라 온도가 낮아지면 증가하고 온도가 높아지면 감소한다.Both the cooling load and the heating load increase or decrease in proportion to the difference between the outside temperature (T1) and the indoor temperature (T2). The "latent heat of evaporation per unit mass" of the refrigerant, which is the amount of condensation heat, increases as the temperature decreases according to the change of the outside temperature, and decreases as the temperature increases.

그래서 압축기로 흡입되는 냉매증기의 온도로부터 전도된 열에 의하여 상기 온도감응공간(514) 내부의 포화증발압력은 유량조절장치의 유로를 열려는 힘으로 작용하고,Therefore, by the heat conducted from the temperature of the refrigerant vapor sucked into the compressor, the saturated evaporation pressure inside the temperature sensitive space 514 acts as a force to open the flow path of the flow control device ,

압축기로 흡입되는 냉매의 증발압력에 의한 힘과, 냉매의 "단위 질량 당 증발 잠열 량"이 변하는 것을 보상하기 위해 솔레노이드코일(520)에 흐르는 전류를 제어하여 전기자(521)에 작용하는 자력이 더해진 '합력'은 유량조절장치의 유로를 닫으려는 힘으로 작용하고, The magnetic force acting on the armature 521 is added by controlling the current flowing through the solenoid coil 520 to compensate for the change in the evaporation pressure of the refrigerant sucked into the compressor and the "latent evaporation per unit mass" of the refrigerant. The'composite force' acts as a force to close the flow path of the flow control device,

이 두 힘이 평형을 이루는 위치에서 본 발명에 따른 유량조절장치의 변체(530) 변위가 정해지고, 상기 변체(530) 변위에 따라 유로의 개도(開度)가 조절되므로, 증발기로 유입되는 냉매 량이 자동으로 제어된다.At the position where these two forces are in equilibrium, the displacement of the variable body 530 of the flow control device according to the present invention is determined, and the opening degree of the flow path is adjusted according to the displacement of the variable body 530, so that the refrigerant flowing into the evaporator The amount is controlled automatically .

포화상태의 냉매증기는 압력이 일정할 때 온도가 일정하다. 그래서 압축기 흡입관로 한곳의 온도측정만으로는 냉매증기의 증발상태(건습도)를 알 수 없으므로, 사방 변에서부터 압축기 밀봉케이스(110)까지 연결되는 압축기 흡입관로의 중간에 부착된 온도감응벌브(510)의 위치를 기준으로 상기 압축기 흡입관로의 전단과 후단에 각각 온도감지기(T3,T4)를 부착하고, 상기한 두 곳의 온도 값의 차를 측정하고 설정된 온도 값의 차에 따라 솔레노이드코일(520)에 흐르는 전류를 조절하는데 온도 값의 차가 많이 발생하면 솔레노이드코일(520)에 흐르는 전류를 감소시켜 유량조절 장치를 통해 흐르는 냉매유량이 증가하게 하고, 상기한 두 곳의 온도 값의 차가 적게 발생하면 솔레노이드코일(520)에 흐르는 전류를 증가하여 유량조절장치를 통해 흐르는 냉매유량을 감소하게 한다.The saturated refrigerant vapor has a constant temperature when the pressure is constant. Therefore, since the evaporation state (dry and humidity) of the refrigerant vapor cannot be determined only by measuring the temperature of one place through the compressor suction pipe, the temperature sensitive bulb 510 attached to the middle of the compressor suction pipe path connected from the four sides to the compressor sealing case 110 Based on the position, temperature sensors (T3, T4) are attached to the front and rear ends of the compressor suction pipe, respectively , and the difference between the temperature values of the two places is measured, and the solenoid coil 520 is attached to the solenoid coil 520 according to the difference between the set temperature values. If there is a large difference in temperature value while controlling the flowing current, the current flowing through the solenoid coil 520 is reduced to increase the refrigerant flow rate flowing through the flow control device . If the difference between the above two temperature values is small, the solenoid coil By increasing the current flowing through 520, the flow rate of refrigerant flowing through the flow control device is reduced.

솔레노이드코일(520)에 흐르는 전류의 증감은 상기한 두 곳의 온도값(T3)(T4)의 값의 차에 의해 결정되는데, 상기한 두 곳의 온도값(T3)(T4)의 값의 차이는 증발기가 외기로부터 열을 흡수하여 증발한 냉매증기의 증발상태(건습도)에 따라 달라지게 된다. The increase or decrease of the current flowing through the solenoid coil 520 is determined by the difference between the temperature values (T3) (T4) of the two locations, and the difference between the temperature values (T3) (T4) of the two locations. The evaporator absorbs heat from outside air and changes depending on the evaporation state (dry humidity) of the evaporated refrigerant vapor .

즉 T3의 온도는 외기로부터 증발열을 전도 받아 증발기 관로 내부를 흐르는 냉매증기의 증발잠열을 흡수할 때는 항상 일정한 포화증발온도가 유지되는 반면에, 압축기 밀봉케이스(110)와 냉매증기가 유입되는 흡입관로의 접합 부위의 온도(T4)는 압축기를 구동하는 전동기의 전기자권선과 고정자권선에 전류가 흐름으로 발생한 전류에 의한 저항 열, 압축기가 가동함으로 발생하는 기계적인 마찰열, 그리고 외기로부터 전도되는 열, 압축기 밀봉케이스 내부로 유입되는 냉매증기에 의해 전도되는 열에 의하여 변하는 온도이다.That is, when the temperature of T3 receives evaporation heat from outside air and absorbs the latent evaporation heat of refrigerant vapor flowing inside the evaporator pipe, a constant saturation evaporation temperature is always maintained, while the compressor sealing case 110 and the suction pipe through which the refrigerant vapor flows. The temperature (T4) at the junction of the compressor is the resistance heat generated by the current generated by the flow of current in the armature winding and stator winding of the motor driving the compressor, mechanical frictional heat generated by the operation of the compressor, and heat conducted from outside air, the compressor. It is a temperature that changes due to heat conducted by refrigerant vapor flowing into the sealed case.

다시 말하면 온도 T3는 증발기에서 외기로부터 열을 전도 받아 증발한 냉매증기의 포화증발온도이고, 온도 T4은 압축기 밀봉케이스 내부의 압축기가 가동함에 의해 발생되는 열로 가열된 압축기 밀봉케이스(110)로부터 전도된 온도이다.In other words, temperature T3 is the saturation evaporation temperature of refrigerant vapor evaporated by receiving heat from outside air in the evaporator, and temperature T4 is conducted from the compressor sealing case 110 heated by heat generated by the operation of the compressor inside the compressor sealing case. Temperature.

그러므로 상기한 두 곳의 온도차(T4-T3) 값이 적으면 냉매증기에 포함된 증발하지 못한 액상의 냉매 미립자는 많아지고, 상기한 두 곳의 온도차(T4-T3)의 값이 커지면 냉매증기에 포함된 증발하지 못한 액상의 냉매 미립자는 적어진다. Therefore, when the temperature difference (T4-T3) between the two locations is small, the liquid refrigerant particles contained in the refrigerant vapor that cannot be evaporated increase, and when the temperature difference between the two locations (T4-T3) increases, The liquid refrigerant particles that cannot be evaporated are less.

그래서 상기한 두 곳의 온도차(T4-T3)의 값에 따라 냉매유량을 조절하면 압축기 밀봉케이스(110)로 유입되는 냉매증기에 포함된 증발하지 못한 액상의 냉매미립자의 양이 조절되므로 압축기 밀봉케이스 내부에서 압축기로 흡입되는 냉매증기의 과열도를 조절할 수가 있다.Therefore, if the refrigerant flow rate is adjusted according to the value of the temperature difference (T4-T3) between the above two places, the amount of liquid refrigerant particles that cannot be evaporated in the refrigerant vapor flowing into the compressor sealing case 110 is adjusted. It is possible to control the superheat degree of the refrigerant vapor sucked into the compressor from the inside.

압축기가 가동될 때 발생하는 소음은 냉매증기에 포함된 비압축성 액상의 미립자에 의해 발생하고 그리고 압축기 구동 전동기에 공급되는 전력은 냉매증기의 비체적에 따라 변한다. 그래서 가동 중 상기한 두 곳의 온도차(T4-T3)의 값을 가변하면 소음과 압축기에 공급되는 전력이 동시에 변한다.The noise generated when the compressor is operated is caused by particulates of incompressible liquid contained in the refrigerant vapor, and the power supplied to the compressor driving motor changes according to the specific volume of the refrigerant vapor. Therefore, if the value of the temperature difference (T4-T3) of the two locations is changed during operation, the noise and power supplied to the compressor change at the same time.

이때 소음이 최저이고 공급전력이 최대일 때 압축기로 흡입되는 냉매증기는 잠열이 없는 이상기체상태의 냉매증기로 비체적이 최소가 되는 순간이다.At this time, when the noise is the lowest and the power supply is the maximum, the refrigerant vapor sucked into the compressor is the moment when the specific volume is minimized as the refrigerant vapor in an abnormal gas state without latent heat.

실험에 의하면 이 순간에 상기한 두 곳의 온도차(T4-T3)의 값이 대략 2℃이하이고 이때 압축기로 흡입되는 냉매증기의 과열온도는 2℃이상으로 과열된 기체상태의 냉매증기가 압축기로 흡입되고 외기온도가 변함에 따라 상기한 두 곳의 온도(T3,T4)가 동시에 변하므로 상기한 두 곳의 온도차(T4-T3)의 값은 변하지 않는다.According to the experiment, the value of the temperature difference (T4-T3) between the above two places is approximately 2℃ or less at this moment, and the overheating temperature of the refrigerant vapor sucked into the compressor is 2℃ or more. The temperature difference (T4-T3) of the above two places does not change as the temperature of the two places (T3 and T4) is changed at the same time as the outside temperature changes.

그래서 외기온도의 변화에 따라 솔레노이드코일(520)에 흐르는 전류를 제어하여 증발기에 유입되는 냉매유량을 조절하는데, 변하는 냉매유량은 항상 압축기 밀봉케이스 내부에서 압축기가 가동함에 의해 발생한 열을 모두 흡수하여 압축기로 흡입되는 냉매온도는 외기온도보다 낮은 온도이고 이때 냉매증기는 잠열이 없는 과열된 기체로 비체적이 가장적은 상태로 압축기에 흡입되므로 압축기의 압축효율을 최상으로 유지할 수 있다.Therefore , the flow of refrigerant flowing into the evaporator is controlled by controlling the current flowing through the solenoid coil 520 according to the change of the outside temperature , and the changing refrigerant flow rate always absorbs all the heat generated by the compressor running inside the compressor sealing case. The refrigerant temperature sucked into is lower than the outside air temperature. At this time, the refrigerant vapor is an overheated gas with no latent heat and is sucked into the compressor with the least specific volume, so the compression efficiency of the compressor can be maintained at the best.

이를 요약하면Summarizing this

압축기 흡입관로의 중간에 부착된 온도감응벌브(510)의 위치를 기준으로 상기 압축기 흡입관로의 전단과 후단에 각각 온도감지기(T3,T4)를 부착하여 두 곳의 온도를 각각 측정하고, 상기한 두 곳의 온도차(T4-T3)의 값에 따라 유량조절장치의 솔레노이드코일(520)에 흐르는 전류를 제어함으로써 상기한 두 곳의 온도차(T4-T3)의 값을 일정하게 유지할 수 있고, Based on the position of the temperature sensitive bulb 510 attached to the middle of the compressor suction pipe, temperature sensors (T3, T4) are attached to the front and rear ends of the compressor suction pipe , respectively, to measure the temperature of each of the two places. By controlling the current flowing through the solenoid coil 520 of the flow control device according to the value of the temperature difference (T4-T3) of the two places, the value of the temperature difference (T4-T3) of the two places can be kept constant .

상기한 두 곳의 온도차(T4-T3)의 값을 일정하게 유지함으로써, 외기온도의 변화에 따라 변하는 냉매의 잠열의 변화에도 불구하고 압축기 밀봉케이스 내부로 유입되는 냉매의 유량을 제어하여 압축기 밀봉케이스 내부에서 압축기로 흡입되는 냉매증기의 과열 온도를 일정하게 유지하여 압축기의 압축효율을 최상으로 유지하는 것을 실시할 수 있다.Compressor sealing case by controlling the flow rate of refrigerant flowing into the compressor sealing case despite the change of latent heat of the refrigerant that changes according to the change of outside air temperature by keeping the value of the temperature difference (T4-T3) constant. It is possible to maintain the highest compression efficiency of the compressor by maintaining a constant overheating temperature of the refrigerant vapor sucked into the compressor from the inside.

101 : 압축기 102 : 사방변
103 : 실외기 104, 107 : 체크밸브
105, 106 : 균압관 108 : 실내기
110 : 압축기 밀봉케이스
201 : 온도 감응 공간 202 : 격막(Diaphragm)
203 : 압력 감응 공간 204 : 냉매 입구
205 : 냉매 출구 206 : 변좌(Valve seat)
207 : 변체(Valve Body) 208 : 스프링
209 : 과열 온도조절나사 210 : 베어링
211 : 온도감응 벌브(Bulb) 212 : 균압관
510 : 온도감응 벌브(Bulb)
511 : 주입구 512 : 연결 모세관
513 : 배출구 514 : 온도 감응 공간
515 : 격막(Diaphragm) 516 : 압력 감응 공간
517 : 균압관
520 : 솔레노이드코일
521 : 전기자 522 : 전기자위치 조절나사
523 : 밀봉 캡
530 : 변체(Valve Body) 531 : 변좌(Valve Seat)
532 : 제1입출구 533 : 제2입출구
534 : 수액 공간 540: 유량조절공간
800 : 주 제어장치
901 : 온도감응벌브(510)의 온도에 따라 유량 조절 변을 열려는 압력곡선
902 : 종래의 온도감응 팽창밸브의 냉매압력과 스프링의 탄성력으로 팽창밸브를 닫으려는 압력곡선
903 : 발명에 의한 유량조절장치에서 솔레노이드코일(520)로의 인가 전류를 제어하여 일정한 과열온도를 유지하며 유량조절장치의 유로를 닫으려는 압력곡선101: compressor 102: four sides
103: outdoor unit 104, 107: check valve
105, 106: equalization pipe 108: indoor unit
110: compressor sealing case
201: temperature sensitive space 202: diaphragm
203: pressure sensitive space 204: refrigerant inlet
205: refrigerant outlet 206: valve seat
207: valve body 208: spring
209: overheating temperature control screw 210: bearing
211: temperature-sensitive bulb 212: pressure equalization tube
510: temperature-sensitive bulb
511: inlet 512: connection capillary
513: outlet 514: temperature sensitive space
515: diaphragm 516: pressure sensitive space
517: equalizing pipe
520: solenoid coil
521: armature 522: armature position adjustment screw
523: sealing cap
530: Valve Body 531: Valve Seat
532: first entrance 533: second entrance
534: fluid space 540: flow control space
800: main control device
901: Pressure curve to open the flow control valve according to the temperature of the temperature sensitive bulb 510
902: Pressure curve to close the expansion valve by the refrigerant pressure of the conventional temperature-sensitive expansion valve and the elastic force of the spring
903: Pressure curve to control the applied current to the solenoid coil 520 in the flow control device according to the invention to maintain a constant overheating temperature and close the flow path of the flow control device

Claims (4)

압축기 흡입관로 내부를 흐르는 냉매증기의 온도에 감응하는 온도감응벌브(510)와, 균압관(512)에 의해 상기 압축기 흡입관로에 연결되는 A temperature-sensitive bulb 510 sensitive to the temperature of the refrigerant vapor flowing inside the compressor suction pipe and connected to the compressor suction pipe by a pressure equalizing pipe 512 균압공간Equalization space (516)과, 상기 균압공간(516)의 하부에는 격막(515)에 의해 구획되고 연결모세관(512)에 의해 상기 온도감응벌브(510)와 연결되는 격막 하부공간(514)과, 난방시에는 냉매의 유입구이고 냉방시에는 냉매의 유출구인 제1입출구(532)와, 냉방시에는 냉매의 유입구이고 난방시에는 냉매의 유출구인 제2입출구(533)와, 상기 제1입출구(532) 또는 제2입출구(533)로 유입된 냉매가 체류하는 수액공간(534)과, 상기 수액공간의 하부로 유로를 통해 연결되는 유량조절공간(540)과, 상기 격막(515)의 승하강력과 솔레노이드코일의 자력에 의해 상기 유로를 개폐하는 변체(530)와, 상기 제1입출구(532)로부터 수액공간(534)으로의 냉매흐름을 가능하게 하는 제1체크밸브(CV1)와, 상기 유량조절공간(540)으로부터 제1입출구(532)로의 냉매흐름을 가능하게 하는 제2체크밸브(CV2)와, 상기 제2입출구(533)로부터 수액공간(534)으로의 냉매흐름을 가능하게 하는 제3체크밸브(CV3)와, 상기 유량조절공간(540)으로부터 제2입출구(533)로의 냉매흐름을 가능하게 하는 제4체크밸브(CV4)를 구비함으로써,516, the lower part of the pressure equalizing space 516 is divided by a diaphragm 515 and connected to the temperature-sensitive bulb 510 by a connection capillary tube 512, and during heating A refrigerant inlet port and a first inlet port 532 that is an outlet port for refrigerant during cooling, a second inlet port 533 for refrigerant inlet port for cooling and an outlet port for refrigerant during heating, and the first inlet port 532 or the first 2 The infusion space 534 in which the refrigerant introduced through the inlet and outlet 533 resides, the flow control space 540 connected to the lower portion of the infusion space through a flow path, and the elevating force of the diaphragm 515 and the solenoid coil. A variable body 530 that opens and closes the flow path by magnetic force, a first check valve (CV1) for enabling a refrigerant flow from the first inlet 532 to the infusion space 534, and the flow rate control space 540 ) To the first inlet and outlet 532, and a third check valve for allowing refrigerant flow from the second inlet and outlet 533 to the infusion space 534 ( By providing CV3) and a fourth check valve (CV4) that enables refrigerant flow from the flow rate control space 540 to the second inlet and outlet 533,
순환냉매가 항상 동일한 방향으로 흐르는 유로를 형성하고, 상기 유로를 개폐하는 Circulating refrigerant forms a flow path that always flows in the same direction, and opens and closes the flow path. 하나의 변체(530)One variant (530) 에 의해 냉매의 온도와 압력에 대응하여 개도(開度)를 제어하는 것을 특징으로 하는 냉매회로 열펌프의 순환냉매 유량조절장치.A circulation refrigerant flow rate control device of a refrigerant circuit heat pump, characterized in that the opening degree is controlled in response to the temperature and pressure of the refrigerant.
위치와 계절에 따라 변하는 기후의 온도로 부터 사람이 주거하는 공간의 온도를 생활하기에 최적의 온도를 유지하기 위해 냉매회로를 이용하여 열을 이동하는 모든 히트펌프에 있어서,
냉매회로를 순환하는 냉매유량을 "하나의 전자식 유량조절장치" 로 조절하되, 난방동작과 냉방동작시에 실외기와 실내기 사이의 냉매 흐름이 서로 반대방향으로 이루어지더라도 상기 유량조절장치 내부에서의 냉매흐름은 항상 동일한 방향으로 흐르도록 구성되고,
압축기로 흡입되는 냉매증기의 온도로부터의 전도열에 의한 온도감응공간(514) 내부의 포화증발압력에 의해 발생되는 "유로를 열려는 힘"과, 압축기로 흡입되는 냉매의 증발압력과 솔레노이드코일(520)에 의한 자력의 합에 의해 발생되는 "유로를 닫으려는 힘"이 서로 평형을 이루는 위치에서 변체(530) 변위가 정해져 유로의 개도(開度)가 조절되도록 구성되고,
사방 변에서부터 압축기 밀봉케이스(110)까지 연결되는 압축기 흡입관로의 중간에 부착된 온도감응벌브(510)의 위치를 기준으로 상기 압축기 흡입관로의 전단과 후단에 각각 온도감지기(T3,T4)를 구비하고, 상기한 두 곳의 온도 값의 차에 따라 상기 유량조절장치의 솔레노이드코일(520)에 인가되는 전류를 조절함으로써,
증발기로 유입되는 냉매량이 자동으로 제어되는 것을 특징으로 하는 순환냉매의 효율적 유량제어가 가능한 히트펌프.
In all heat pumps that move heat using a refrigerant circuit in order to maintain the optimum temperature for living the temperature of the space where people live from the climate temperature that changes according to location and season,
The refrigerant flow rate circulating in the refrigerant circuit is controlled by a "one electronic flow control device" , but the refrigerant inside the flow control device even if the refrigerant flows between the outdoor unit and the indoor unit in opposite directions during heating and cooling operations. The flow is configured to always flow in the same direction ,
"The force to open the flow path" generated by the saturation evaporation pressure inside the temperature sensitive space 514 by conduction heat from the temperature of the refrigerant vapor sucked into the compressor, the evaporation pressure of the refrigerant sucked into the compressor and the solenoid coil 520 ), the displacement of the variant 530 is determined at a position where the "force to close the flow path" generated by the sum of the magnetic forces generated by the magnetic force is in equilibrium with each other, so that the opening degree of the flow path is adjusted,
Temperature sensors (T3, T4) are provided at the front and rear ends of the compressor suction line based on the position of the temperature sensitive bulb 510 attached to the middle of the compressor suction line connected from all sides to the compressor sealing case 110. And, by adjusting the current applied to the solenoid coil 520 of the flow control device according to the difference between the two temperature values,
A heat pump capable of efficiently controlling the flow rate of circulating refrigerant, characterized in that the amount of refrigerant flowing into the evaporator is automatically controlled .
제1항에 따른 유량조절장치를 구비하여 순환냉매의 유량제어가 가능한 히트펌프로서,
사방 변에서부터 압축기 밀봉케이스(110)까지 연결되는 압축기 흡입관로의 중간에 부착된 온도감응벌브(510)의 위치를 기준으로 상기 압축기 흡입관로의 전단과 후단에 각각 온도감지기(T3,T4)를 구비하고, 상기한 두 곳의 온도 값의 차에 따라 제1항에 따른 유량조절장치의 솔레노이드코일(520)에 인가 전류를 조절함으로써,
순환냉매의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 순환냉매의 효율적 유량제어가 가능한 히트펌프.
A heat pump capable of controlling the flow rate of the circulating refrigerant by having a flow rate control device according to claim 1,
Temperature sensors (T3, T4) are provided at the front and rear ends of the compressor suction line based on the position of the temperature sensitive bulb 510 attached to the middle of the compressor suction line connected from all sides to the compressor sealing case 110. And, by adjusting the applied current to the solenoid coil 520 of the flow control device according to claim 1 according to the difference between the temperature values of the two places,
A heat pump capable of efficiently controlling the flow rate of the circulating refrigerant, characterized in that controlling the flow rate of the circulating refrigerant.
제3항에 있어서,
증발기에 유입되는 냉매유량을 유량조절밸브의 솔레노이드코일(520)에 흐르는 전류를 제어하여 압축기 밀봉케이스 내부로 유입되는 냉매유량이 압축기 밀봉케이스 내부에서 압축기 가동에 의해 발생되는 모든 열을 흡수하여 증발하여도 증발한 냉매증기온도가 외기온도보다 낮은 온도가 되게 조절하는 것을 특징으로 하는 순환냉매의 효율적 유량제어가 가능한 히트펌프. The method of claim 3,
The refrigerant flow flowing into the evaporator is controlled by controlling the current flowing through the solenoid coil 520 of the flow control valve, so that the refrigerant flow flowing into the compressor sealing case absorbs all heat generated by the compressor operation inside the compressor sealing case and evaporates. Heat pump capable of efficient flow rate control of circulating refrigerant, characterized in that the temperature of the evaporated refrigerant vapor is controlled to be lower than the outside temperature .
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