KR20120057739A - 히트 펌프 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 히트 펌프 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히, 스크롤 압축기 내 냉매 유량을 증대시키기 위하여 형성된 복수개의 냉매 주입 회로를 통하여 가스 인젝션할 수 있는 공기조화기에 있어서, 복수개의 냉매 주입 회로를 적정한 곳에 선정하여 배치하고, 스크롤 압축기 내의 고저압차 및 압력비, 압축비 등으로부터 환산되는 최적의 중간압을 선정하여 복수개의 냉매 주입 회로를 제품의 운전 조건에 따라 제어할 수 있기 때문에, 냉,난방 성능을 향상시킬 수 있는 이점을 제공한다.

Description

히트 펌프 및 그 제어방법{Heat pump and control method of the heat pump}
본 발명은 히트 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 스크롤 압축기 내 냉매 유량을 증대시키기 위하여 형성된 복수개의 냉매 주입 회로를 통하여 가스 인젝션할 수 있는 공기조화기에 있어서, 복수개의 냉매 주입 회로를 적정한 곳에 선정하여 배치하고, 스크롤 압축기 내의 고저압차 및 압력비, 압축비 등으로부터 환산되는 최적의 중간압을 선정하여 복수개의 냉매 주입 회로를 제품의 운전 조건에 따라 제어할 수 있는 히트 펌프에 관한 것이다.
일반적으로, 히트 펌프는 냉매를 압축, 응축, 팽창, 증발시키는 과정을 수행하여, 실내 공간을 냉방 또는 난방시키는 장치이다.
히트 펌프는 실외기에 1대의 실내기가 연결되는 통상적인 공기조화기와, 실외기에 복수개의 실내기가 연결되는 멀티 공기조화기로 구분된다. 또한, 히트 펌프는 온수를 공급하기 위한 급탕 유닛과, 온수를 공급하여 바닥 난방을 하기 위한 난방 유닛이 포함된다.
히트 펌프는, 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기를 포함할 수 있다. 압축기에서 토출된 냉매는 응축기에서 응축된 후, 팽창밸브에서 팽창된다. 팽창된 냉매는 증발기에서 증발된 후 다시 압축기로 흡입되어 순환된다.
그러나, 종래 기술에 따른 히트 펌프는, 실외 온도 등의 냉,난방 부하 변동시 냉,난방 능력을 충분히 발휘하지 못하는 경우가 있다. 예를 들면, 한랭지와 같은 저온 지역에서는 난방성능이 매우 저하되는 문제점이 있었다. 대용량의 히트 펌프로 교체하거나 새로운 히트 펌프를 추가로 설치할 경우, 설치비가 많이 들고, 설치공간을 새로이 확보해야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 냉,난방 성능을 향상시킬 수 있는 히트 펌프를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 히트 펌프는, 스크롤 압축기와, 스크롤 압축기와, 상기 스크롤 압축기를 통과한 냉매를 응축하는 응축기와, 상기 응축기를 통과한 냉매를 교축하는 팽창장치와, 상기 팽창장치에서 교축된 냉매를 증발시키는 증발기를 갖는 냉매 메인 회로와, 상기 응축기와 증발기 사이에서 분기되어 상기 스크롤 압축기의 냉매 흡입부와 냉매 토출부 사이에 연결되는 제1냉매 주입 회로와, 상기 응축기와 증발기 사이에서 분기되어 상기 스크롤 압축기의 냉매 흡입부와 냉매 토출부 사이에 연결되는 제2냉매 주입 회로를 포함하고, 상기 제1냉매 주입 회로 및 제2냉매 주입 회로는, 상기 스크롤 압축기의 냉매 흡입부와 냉매 토출부 사이의 서로 다른 위치에 연결되되, 냉매의 증발온도 대비 각각 이상적인 설정 중간압을 가지도록 연결되고, 상기 각각의 설정 중간압을 형성하도록 상기 제1냉매 주입 회로 및 제2냉매 주입 회로가 개폐 작동될 때, 냉매의 응축온도 대비 각각 설정 과냉도를 초과하는 경우 해당하는 냉매 주입 회로가 불활성화되도록 구성된다.
여기서, 상기 제1냉매 주입 회로는 상기 제2냉매 주입 회로보다 상기 냉매 메인 회로에서 먼저 분기되어, 상기 스크롤 압축기의 냉매 토출부에 가깝게 연결될 수 있다.
또한, 상기 스크롤 압축기에는, 상기 제1냉매 주입 회로와 연결되고, 상기 스크롤 압축기의 내외부를 연통하는 제1냉매 포트가 배치되고, 상기 제2냉매 주입 회로와 연결되고, 상기 스크롤 압축기의 내외부를 연통하는 제2냉매 포트가 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1냉매 주입 회로에는 냉매를 팽창시키는 동시에 냉매의 흐름 및 냉매의 양이 제어되도록 개도가 제어되는 제1팽창장치가 구비되고, 상기 제2냉매 주입 회로에는 냉매를 팽창시키는 동시에 냉매의 흐름 및 냉매의 양이 제어되도록 개도가 제어되는 제2팽창장치가 구비될 수 있다.
또한, 상기 제1팽창장치 및 상기 제2팽창장치의 개도를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1냉매 주입 회로 및 상기 제2냉매 주입 회로의 활성화 여부는, 상기 제어부에 의하여 응축된 냉매가 각각의 상기 설정 과냉도를 초과하는지 여부에 따라 달라질 수 있다.
또한, 상기 제1팽창장치에 의하여 팽창된 냉매의 중간압을 제1중간압이라 하고, 상기 제2팽창장치에 의하여 팽창된 냉매의 중간압을 제2중간압이라 할 경우, 상기 제1중간압은 상기 제2중간압보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1냉매 주입 회로 또는 상기 제2냉매 주입 회로 중 어느 하나의 냉매 주입 회로를 유동하는 냉매의 상태가 설정 중간압을 가지도록 상기 압축기에 주입될 때, 상기 제1냉매 주입 회로 또는 상기 제2냉매 주입 회로를 유동하는 냉매가 설정 과냉도를 초과하는 경우에는 해당하는 냉매 주입 회로가 활성화되지 않도록 상기 제1팽창장치 및 상기 제2팽창장치를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제1중간압에 해당하는 응축 냉매 및 증발 냉매의 고저압차를 제1설정 고저압차라 하고, 상기 제2중간압에 해당하는 응축 냉매 및 증발 냉매의 고저압차를 제2설정 고저압차라 할 때, 상기 제1냉매 주입 회로의 고저압차가 상기 제1설정 고저압차 미만인 경우 또는 상기 제2냉매 주입 회로의 고저압차가 상기 제2설정 고저압차를 초과한 경우 해당하는 상기 냉매 주입 회로를 불활성화시킬 수 있다.
또한, 상기 제1중간압에 해당하는 응축 냉매 및 증발 냉매의 체적비를 제1설정 체적비라 하고, 상기 제2중간압에 해당하는 응축 냉매 및 증발 냉매의 체적비를 제2설정 체적비라 할 때, 상기 제1냉매 주입 회로의 체적비가 상기 제1설정 체적비 미만인 경우 또는 상기 제2냉매 주입 회로의 체적비가 상기 제2설정 체적비를 초과한 경우 해당하는 상기 냉매 주입 회로를 불활성화시킬 수 있다.
또한, 상기 제1냉매 주입 회로 또는 상기 제2냉매 주입 회로를 유동하는 냉매 각각의 상기 설정 중간압을 가지는 상기 압축기의 체적비(VR)를 계산하여, 상기 제1냉매 주입 회로 또는 상기 제2냉매 주입 회로 중 계산된 상기 체적비에 해당하는 어느 하나의 냉매 주입 회로를 활성화시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압축기의 체적비(VR)는, 상기 제1냉매 주입 회로 또는 상기 제2냉매 주입 회로를 유동하는 각 냉매의 응축압력과 증발압력의 고저 차이로부터 계산되고, 응축된 냉매가 상기 제1냉매 주입 회로 또는 상기 제2냉매 주입 회로로 주입되기 전 각각의 설정 과냉도 이하인 경우에만 상기 제1냉매 주입 회로 또는 상기 제2냉매 주입 회로가 활성화되도록 구성될 수 있다..
본 발명에 따른 히트 펌프의 제어방법은, 스크롤 압축기를 시동 온(ON) 시키는 제1단계와, 상기 제1단계에 의하여 운전되는 스크롤 압축기를 통해 냉매 메인 회로를 유동하는 냉매의 상태를 판단하는 제2단계와, 상기 제2단계에 의하여 판단된 냉매의 상태에 따라 상기 냉매 메인 회로로부터 각각 분기되어 상기 스크롤 압축기의 냉매 흡입부 및 냉매 토출부 사이에 각각 위치를 달리하여 연결된 제1냉매 주입 회로 및 제2냉매 주입 회로를 활성 또는 비활성화시키는 제3단계를 포함하고, 상기 제3단계는, 상기 제1냉매 주입 회로 및 상기 제2냉매 주입 회로를 통하여 상기 압축기로 주입되는 냉매가 설정 중간압을 가지도록 활성 또는 비활성화되도록 하되, 상기 제1냉매 주입 회로 및 상기 제2냉매 주입 회로를 통하여 주입되는 냉매가 각각 설정 과냉도를 초과하는지 여부를 판정하여 결정한다.
본 발명에 따른 히트 펌프는, 제1냉매 주입 회로 또는 제2냉매 주입 회로를 통하여 최적의 중간압에 맞도록 냉매를 스크롤 압축기의 내부로 주입하여 보충하기 때문에 스크롤 압축기의 신뢰성을 확보함과 아울러, 히트 펌프의 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 히트 펌프의 제어방법은, 제1냉매 주입 회로 및 제2냉매 주입 회로의 활성화 여부를 최적의 중간압을 미리 계산한 후 계산된 중간압이 설정 과냉도 및 설정 체적비 범위 내인지 여부를 판단하여 제1냉매 주입 회로 및 제2냉매 주입 회로의 활성화를 실행하므로, 각 요구 부하치에 대응함으로써 소비자의 요구를 만족시킬 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 스크롤 압축기에 복수개의 냉매 주입 회로가 연결되는 부분을 나타낸 개념도이고,
도 2는 본 발명에 따른 히트 펌프의 구성 중 내부 열교환기가 배치된 히트 펌프의 냉매의 흐름을 나타낸 냉매 흐름도이며,
도 3은 본 발명에 따른 히트 펌프의 구성 중 기액 분리기가 배치된 히트 펌프의 냉매의 흐름을 나타낸 냉매 흐름도이며,
도 4a 및 도 4b는 도 2의 가스 인젝션 제어를 설명하기 위한 P-H 선도를 나타낸 것이고,
도 5a 및 도 5b는 도 3의 가스 인젝션 제어를 설명하기 위한 P-H 선도를 나타낸 것이며,
도 6a 및 도 6b는 도 1의 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 구성 중 최적의 냉매 주입 회로 제어를 위한 P-H 선도이고,
도 7은 본 발명에 따른 히트펌프의 제어방법을 나타낸 블록도이다.
이하, 본 발명에 따른 히트 펌프 및 그 제어방법의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 스크롤 압축기에 복수개의 냉매 주입 회로가 연결되는 부분을 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 히트 펌프의 구성 중 내부 열교환기가 배치된 히트 펌프의 냉매의 흐름을 나타낸 냉매 흐름도이며, 도 3은 본 발명에 따른 히트 펌프의 구성 중 기액 분리기가 배치된 히트 펌프의 냉매의 흐름을 나타낸 냉매 흐름도이다.
이하에서는, 이해의 편의를 위하여 후술하는 실내 열교환기(20)가 응축기(20)로 작용하는 난방의 경우에 한하여 설명하기로 하며, 실내 열교환기(20)가 증발기로 작용하는 냉방의 경우에도 동일하게 적용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.
본 발명에 따른 히트 펌프는, 도 2 및 도 3에 참조된 바와 같이, 냉매를 압축시키는 스크롤 압축기(10)와, 스크롤 압축기(10)를 통과한 냉매를 응축시키는 실내 열교환기(20)와, 실내 열교환기(20)를 통과한 냉매가 교축되는 실외 팽창장치(35)와, 실외 팽창장치(35)를 통과한 냉매를 증발시키는 실외 열교환기(40)를 포함하는 냉매 메인 회로를 포함한다. 미설명 도면부호 15는 냉/난방 절환시 냉매의 흐름을 절환하는 절환밸브이다.
여기서, 실외 팽창장치(35)와 실내 팽창장치(30)는 모두 난방 모드 운전시 활성화될 수도 있고, 어느 하나의 팽창장치만이 활성화될 수 있고, 그 활성화는 개도 조절로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 히트 펌프의 바람직한 일실시예는, 응축기(20)로 작용하는 실내 열교환기(20) 및 증발기로 작용하는 실외 열교환기(40) 사이에서 분기되어 냉매가 스크롤 압축기(10)의 냉매 흡입부 및 냉매 토출부 사이에 해당하는 어느 한 곳에 유동되어 분사되도록 연결된 제1냉매 주입 회로(101a)를 더 포함한다.
그리고, 본 발명에 따른 히트 펌프의 바람직한 일실시예는, 제1냉매 주입 회로(101a) 외에 실내 열교환기(20) 및 실외 열교환기(40) 사이에서 분기되어 냉매가 스크롤 압축기(10)의 냉매 흡입부 및 냉매 토출부 사이에 해당하는 어느 한 곳에 유동되어 분사되도록 연결된 제2냉매 주입 회로(101b)를 더 포함한다.
여기서, 스크롤 압축기(10)의 제1냉매 주입 회로(101a)가 연결된 부분을 설명의 편의를 위하여 제1냉매 포트라 칭하고, 제2냉매 주입 회로(101b)가 연결된 부분을 설명의 편의를 위하여 제2냉매 포트(102)라 칭하기로 한다.
제1냉매 주입 회로(101a) 상에는 냉매 메인 회로로부터 분기되어 유동되는 냉매를 소정의 압력으로 팽창시키는 제1팽창장치(32)가 배치되고, 제2냉매 주입 회로(101b) 상에는 냉매 메인 회로로부터 분기되어 유동되는 냉매를 소정의 압력으로 팽창시키는 제2팽창장치(34)가 배치된다.
한편, 제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입 회로(101b)를 통하여 분기되어 유동되는 냉매가 스크롤 압축기(10)의 어느 한 포트를 통하여 주입되는 과정을 이하에서는 설명의 편의를 위하여 가스 인젝션 과정이라 간략하게 칭하기로 한다.
제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입 회로(101b)를 통하여 스크롤 압축기(10)로 가스 인젝션을 시키는 이유는, 외기 온도 등의 냉,난방 부하의 변동시 냉,난방 능력을 충분히 발휘하지 못하는 경우, 즉 스크롤 압축기(10) 내부에 유입되는 냉매의 양 또는 스크롤 압축기(10)의 흡입단 및 토출단 사이의 고정된 압축용량에 근거하여 효율적으로 히트 펌프가 운전되지 못할 경우 능동적으로 최적의 운전 성능을 확보할 수 있도록 하기 위함이다. 구체적인 내용은 후술하기로 한다.
상술한 바와 같이, 각각의 운전 모드 별로 스크롤 압축기(10)의 최대 운전 성능을 확보하기 위해서는, 스크롤 압축기(10)에 형성된 제1냉매 포트(101) 및 제2냉매 포트(102)의 위치 선정이 매우 중요하다.
본 발명에 따른 히트 펌프에서, 제1냉매 포트(101) 및 제2냉매 포트(102)는, 도 1에 참조된 바와 같이, 스크롤 압축기(10)의 냉매 흡입부와 냉매 토출부 사이에 서로 위치가 상이하도록 배치된다.
즉, 제1냉매 포트(101) 및 제2냉매 포트(102) 중 스크롤 압축기(10)의 냉매 흡입부와 가까운 측에 배치된 냉매 포트는 저압측 냉매 포트가 되고, 스크롤 압축기(10)의 냉매 토출부와 가까운 측에 배치된 냉매 포트는 고압측 냉매 포트가 된다. 이는, 스크롤 압축기(10)의 압력비는 냉매 흡입부에 가까울수록 작고, 냉매 토출부에 가까울수록 크기 때문이다. 스크롤 압축기(10)의 내부 상태를 압축비로 표현하는 경우에도 역시 냉매 흡입부에 가까울수록 작은 반면 냉매 토출부에 가까울수록 크며, 스크롤 압축기(10)의 내부 상태를 체적비로 표현하는 경우에는 그 반대가 될 것이다.
여기서, 스크롤 압축기(10)의 체적비는 일반적으로 행정 체적비(R)(= V1/V2)에 의해 결정되는 인자이고, 예컨대, 스크롤 압축기(10)의 냉매 흡입부 압력에 상당하는 냉매의 비용적을 v1, 제1냉매 주입 회로(101a) 또는 제2냉매 주입 회로(101b)의 각 주입 압력에 상당하는 냉매의 비용적을 v2라고 할 때, v1/v2=R인 바, 이 공식으로부터 v2를 구한 다음, v2에 상당하는 압력으로부터 제1냉매 주입 회로(101a) 또는 제2냉매 주입 회로(101b)의 각 주입 압력을 구할 수 있다. 그런데, 여기서 말하는 v2에 상당하는 압력은 제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입 회로(101b)의 최적의 중간압으로써, 이른 바 모리엘선도(P-h선도)로부터 증발온도는 정하여져 있으므로 이상적인 중간압으로써 설정될 수 있다.
제1냉매 주입 회로(101a) 또는 제2냉매 주입 회로(101b)를 통하여 주입되는 각 냉매의 최적의 중간압 설정은 제1냉매 포트(101) 및 제2냉매 포트(102)의 적정한 위치를 선정함에 있어서 중요한 변수로써 작용할 수 있다. 그러나, 반드시 위에서처럼 제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입 회로(101b)가 연결되는 스크롤 압축기(10) 상의 제1냉매 포트(101) 및 제2냉매 포트(102)가 결정되었다고 해서 어느 경우에나 제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입 회로(101b)를 활성화시켜야 하는 것은 아니다.
가스 인젝션 기술에서 스크롤 압축기(10)의 신뢰성을 확보하기 위해 중요한 사항은, 스크롤 압축기(10) 내부로 분사되는 냉매가 액상의 냉매가 아니어야 한다는 것이다. 이는 냉매의 과냉도와 직결되는 문제이다.
냉매의 과냉도라 함은 응축기의 응축 포화온도의 변화량으로써, 냉매의 응축 포화온도와 팽창기구에 의하여 팽창되기 전의 냉매의 온도 차를 말한다.
그런데, 냉매의 과냉도가 크다는 의미는 결국 각각 최적의 중간압을 기준으로 설정된 제1냉매 주입 회로 및 제2냉매 주입 회로 중 냉매 메인 회로에서 먼저 분기되어 스크롤 압축기의 고압측인 냉매 토출측에 연결된 제1냉매 주입 회로를 활성화시켜야 한다는 의미가 된다.
그러나, 냉매의 과냉도가 커서 제1냉매 주입 회로를 활성화시키는 경우에도, 즉 제1냉매 주입 회로와 관련된 최적의 중간압을 가지도록 가스 인젝션 하는 경우라도, 스크롤 압축기의 신뢰성을 고려하면 역시 제1냉매 주입 회로를 통하여 주입되는 냉매가 과냉된 액상의 냉매가 아니어야 한다. 따라서, 이 때에도 제1냉매 주입 회로를 불활성화시키는 것이 바람직하다.
스크롤 압축기(10)의 내부로 유입되는 냉매가 과냉된 액상의 냉매가 아니라 기상의 냉매로 전환시켜주기 위해서는, 제1팽창장치(32) 및 제2팽창장치(34)가 냉매 메인 회로에서 분기된 냉매를 저압으로 팽창시켜 어느 정도의 과냉도는 해소할 수 있게 된다. 그러나, 제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입 회로(101b)를 통하여 주입되는 냉매의 최적의 중간압은 이상적인 중간압으로써 기설정되는 것이고, 따라서, 제1팽창장치(32) 및 제2팽창장치(34)에 의하여 팽창되는 압력(즉, 제1냉매 주입 회로(101a)를 따라 주입되는 냉매의 증발 압력 및 제2냉매 주입 회로(101b)를 따라 주입되는 냉매의 증발 압력)은 한계가 있다.
따라서, 최근에는 상술한 문제점을 미연에 방지하고자, 가스 인젝션을 위해 별도로 구성된 제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입회로 자체가 과냉된 액상의 냉매가 유입되지 못하도록 하여 가스 인젝션 자체를 불가능하게 하는 구조로 형성되기도 한다.
그러나, 가스 인젝션이 필요한 경우에도 가스 인젝션 자체를 불가능하게 하는 구조는 소비자의 요구에 대응하지 못하는 문제점이 있다. 이와 같이, 제1팽창장치(32) 및 제2팽창장치(34)에 의하여 저압으로 팽창된 냉매가 여전히 과냉의 액상 냉매인 경우를 방지하고자, 도 2 및 도 3에 참조된 바와 같이, 내부 열교환기(31a)(31b)가 배치되어 과냉의 액상 냉매를 기화시키거나, 기액 분리기가 배치되어 액상의 냉매와 기상의 냉매를 분리하여 기체 상태의 냉매만을 가스 인젝션할 수 있다.
제1냉매 포트(101) 및 제2냉매 포트(102)를 스크롤 압축기(10)의 어느 부위에 위치시킬 것인가는 상술한 바와 같이, 스크롤 압축기(10) 내부의 다양한 변수에 따른 냉매 상태와, 제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입 회로(101b)를 통하여 가스 인젝션 되기 위한 냉매의 과냉도가 매우 중요하다.
본 발명에 따른 히트 펌프에서는, 상술한 바와 같이, 스크롤 압축기(10)의 냉매 흡입부와 냉매 토출부 사이의 어느 두 군데의 위치에 제1냉매 포트(101) 및 제2냉매 포트(102)를 위치시키되, 서로 상이한 위치에 위치되도록 설정된다.
이처럼, 스크롤 압축기(10)의 서로 상이한 위치에 제1냉매 포트(101) 및 제2냉매 포트(102)의 위치가 하드웨어적으로 설정되어 위치되더라도, 외기 온도 또는 히트 펌프의 운전 모드 별로 요구되는 요구 부하치에 따라 스크롤 압축기(10)의 압축비, 압력비 및 과냉도는 각각 달라질 수 있으며, 이 때에도 여전히 냉매의 과냉도가 문제될 수 있다.
즉, 도 4a 및 도 5a는 본 발명에 따른 히트 펌프에 있어서, 스크롤 압축기(10)의 내부로 유입되기 전의 냉매 상태가 과냉의 액상 냉매인 경우 가스 인젝션이 부적당한 경우를 나타낸 P-H 선도이다.
도 4a 및 도 5a을 참조하여 설명하면, 실외 열교환기(40)에 의하여 증발된 냉매는 a 지점에서 별도의 가스 인젝션이 없는 경우 스크롤 압축기(10)에 의하여 f' 지점까지 압축되어 과열된다. 그러나, 제1냉매 포트(101) 및 제2냉매 포트(102)를 통하여 2단의 가스 인젝션이 있는 경우에는, 스크롤 압축기(10)에 의하여 b 지점까지만 1단 압축되고, 1단 압축된 냉매는 제1냉매 포트(101) 또는 제2냉매 포트(102)에 의하여 가스 인젝션 된 냉매와 합쳐져 엔탈피 값이 낮아지면서 c 지점의 상태가 되고, 스크롤 압축기(10)의 계속된 압축에 의하여 d 지점까지 압축되었다가 다시 제1냉매 포트(101) 또는 제2냉매 포트(102)에 의하여 가스 인젝션 된 냉매와 합쳐져 e 지점의 상태가 되며, 스크롤 압축기(10)의 계속된 압축에 의하여 f 지점까지 압축이 된다.
여기서, 도 4a에 참조된 바와 같이, 가스 인젝션을 하지 않는 경우, g 지점까지 실내 열교환기(20)에 의하여 응축된 후 과냉된 냉매를 실외 팽창장치(35)를 이용하여 h 지점까지 팽창시킨 후 스크롤 압축기(10)의 흡입부로 유입시키는 경우는 과냉의 액상 냉매가 아니므로 아무런 문제가 없다.
그러나, 도 4a에 참조된 바와 같이, 제1냉매 포트(101) 또는 제2냉매 포트(102)를 이용하여 가스 인젝션을 하려면 최적의 중간압까지 제1팽창장치(32) 또는 제2팽창장치(34)를 이용하여 g' 지점 또는 g" 지점에서 과냉된 액상 냉매를 팽창시켜야 하는데, g" 지점에서 h" 지점까지 팽창시키는 경우에는 과냉의 액상 냉매가 아니므로 문제되지 않지만, g' 지점에서 h' 지점까지 팽창시킨 경우, h' 지점은 과냉의 액상 냉매가 상존하는 지점인 바, 가스 인젝션이 부적당한 상태가 된다.
결국, 스크롤 압축기(10)의 제1냉매 포트(101) 및 제2냉매 포트(102)의 가장 적당한 위치 선정에 중요한 팩터는 스크롤 압축기(10)를 통하여 가스 인젝션되는 l지점과 n 지점이라 할 것인데, 이 지점들을 선정함에 있어서는, 요구 부하치에 대응하는 히트 펌프의 운전률, 용량 등 모든 변수가 관련된 최적의 중간압 선정이 전제되어야 한다. 그런데, 최적의 중간압은 각 제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입 회로(101b)의 연결 포트인 제1냉매 포트(101) 및 제2냉매 포트(102)를 선정함에 있어서 이미 결정된 것인 바, 도 4a와 같은 경우에는 냉매의 과냉도가 큰 경우인 제2냉매 주입 회로(101b)를 활성화시키는 것보다, 냉매를 g" 지점에서 h" 지점까지 팽창시키면 과냉의 액상 냉매는 존재하지 않으므로 제1냉매 주입 회로(101a)를 활성화시키는 것이 바람직하다.
예를 들면, 제1냉매 포트(101)를 통하여 가스 인젝션 되기 위한 중간압을 도 4b에 참조된 바와 같이 선정하고, 제2냉매 포트(102)를 통하여 가스 인젝션 되기 위한 중간압을 도 4b에 참조된 바와 같이 선정하여, 제1냉매 포트(101) 및 제2냉매 포트(102)를 위치시키면, 각각 선정된 중간압에 의한 경우에는 냉매가 과냉의 액체상태로 존재하지 않는 바, 당초 가스 인젝션 기술이 가지는 최적의 운전 성능을 확보할 수 있는 것이다.
한편, 도 5a 및 도 5b에 참조된 바도 마찬가지로, 기액 분리기를 통과한 후 토출되는 냉매는 기상의 냉매만이 제1냉매 포트(101) 또는 제2냉매 포트(102)를 통하여 가스 인젝션 되어야 할 것임에도 불구하고, 중간압을 선정함에 있어서 도 5a에서와 같이 ??지점을 중간압으로 선정한 경우에는 기액 분리기를 통과한 기체 냉매가 g 지점의 과냉의 액상 냉매와 섞여서 유입되므로, 선도 자체의 구성이 불가능함은 물론, 과냉의 액상 냉매가 섞여 있는 결과 부적당한 중간압 선정이 될 것이다. 그러므로, 이 때에는, 도 5b에 참조된 바와 같이 중간압으로 선정된 ??지점을 도 5a의 경우보다 높게 선정하는 것이 바람직하다. 그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 도 5b와 같이 가스 인젝션을 하는 경우에도, 제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입 회로(101b)를 통하여 주입되는 냉매의 최적 중간압은 미리 제1냉매 포트(102) 및 제2냉매 포트(103)의 선정에 의하여 설정되는 것이므로, 여전히 냉매의 과냉도가 문제되는 것이다.
본 발명에 따른 히트 펌프는, 상술한 바와 같이, 최적의 중간압을 기 설정한 후 그 중간압에 대응되는 위치에 최적의 운전 성능을 확보할 수 있도록 제1냉매 포트(101) 및 제2냉매 포트(102)의 위치를 선정하여 제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입 회로(101b)를 구성하고, 각 냉매의 과냉도 및 최적의 중간압을 선정하기 위한 변수였던 스크롤 압축기 내부의 냉매의 고저 차이를 고려하여 제1냉매 주입 회로(101a) 또는 제2냉매 주입 회로(101b)의 활성화 여부를 제어하는 것이 가장 특징적인 점이다. 그러나, 본 발명의 권리범위가 이에 국한되는 것은 아님에 주의하여야 한다.
본 발명의 가장 큰 기술적 특징은 상술한 설정된 최적의 중간압을 가지도록 제1냉매 포트(101) 및 제2냉매 포트(102)의 위치를 선정하고, 제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입 회로(101b)의 활성화 여부를 제어하는 것에 있다고 볼 수 있지만, 본 발명의 또 다른 특징은, 앞서 설명한 바와 같이, 제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입 회로(101b)의 활성화 여부를 결정하기 위하여 각 냉매 주입 회로(101a)(101b)를 유동하는 냉매의 상태를 판단하기 위한 변수로써 응축기를 통과한 냉매의 과냉도를 이용한다는 것이다.
여기서, 실내 열교환기(20)와 실외 열교환기(40) 사이의 냉매 메인 회로로부터 먼저 분기된 제1냉매 주입 회로(101a)는 스크롤 압축기(10)의 고압측 포트인 제1냉매 포트(101)에 연결되는 것이 바람직하고, 실내 열교환기(20)와 실외 열교환기(40) 사이의 냉매 메인 회로로부터 제1냉매 주입 회로(101a)보다 나중에 분기되는 제2냉매 주입 회로(101b)는 스크롤 압축기(10)의 저압측 포트인 제2냉매 포트(102)에 연결되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 더 나아가서, 최적의 중간압이 설정되고, 각 냉매 포트(102)(103)마다의 스크롤 압축기(10) 상에서의 위치가 선정된 다음, 외기 온도 등 히트 펌프의 운전률에 따른 다양한 요구 부하치에 대응되도록 제1팽창장치(32) 및 제2팽창장치(34)에 의하여 가스 인젝션 되기 위한 최적의 중간압을 형성하는 것에 그 특징이 있다.
본 발명에 따른 히트 펌프는, 제1팽창장치(32) 및 제2팽창장치(34)의 작동을 제어하기 위해 제어부(미도시)를 더 포함한다.
실내의 난방 운전을 위하여 히트 펌프에 전원이 인가되어 히트 펌프가 작동 온(ON) 되면, 제어부는 실외 팽창장치(35)를 완전히 개방한다.
또한, 제어부는 제1팽창장치(32) 및 제2팽창장치(34)를 모두 차폐 제어한다. 이는 히트펌프 구동 초기에, 제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입 회로(101b)를 통해 스크롤 압축기(10)로 액상의 냉매가 유입되는 것을 방지하기 위함이다. 따라서, 히트 펌프의 구동 초기에는 제1팽창장치(32) 및 제2팽창장치(34)를 차폐함으로써, 신뢰성을 확보할 수 있다.
한편, 스크롤 압축기(10)의 기동이 시작되면, 제어부는 제1팽창장치(32) 및 제2팽창장치(34)를 히트 펌프의 전체적인 요구 부하치에 근거하여 각종 변수들로부터 제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입 회로(101b) 중 어느 하나의 최적의 중간압을 가지도록 냉매를 주입할지 여부를 1차적으로 판정하고, 해당 냉매 주입 회로(101a 또는 101b)로 유입되는 냉매의 과냉도를 2차적으로 판단하여 최종적으로 제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입 회로(101b)의 활성화 여부를 제어할 수 있다.
즉, 가스 인젝션의 요청이 있을 경우, 제어부는 난방 부하, 예를 들면 외기 온도에 따라 제1팽창장치(32) 및 제2팽창장치(34) 중 적어도 어느 하나만을 선택적으로 개방하는 것도 가능하고, 순차적으로 개방하는 것도 가능하며, 신속한 대응을 위해 동시에 개방하는 것도 가능하다.
다시 말하면, 제어부는 히트 펌프의 냉매가 미리 설정된 중간압에 도달하도록 제어할 수 있다.
한편, 가스 인젝션의 요청이 있을 경우, 제어부는 제1팽창장치(32) 또는 제2팽창장치(34) 중 적어도 어느 하나를 개방할 수 있다. 난방 부하, 예를 들면 외기 온도 조건에 따라 제어부는 제1팽창장치(32) 및 제2팽창장치(34)를 선택적으로 개방할 수 있다.
이 때, 난방 부하가 기설정된 부하조건 이하이면, 제어부는 제1팽창장치(32)만을 개방하고, 제2팽창장치(34)는 차폐 제어할 수 있다.
제1팽창장치(32)만이 개방 조절되면, 제1냉매 주입 회로(101a)를 유동하는 냉매는 제1냉매 포트(101)를 통하여 스크롤 압축기(10)로 가스 인젝션 되게 된다.
가스 인젝션 된 냉매는 스크롤 압축기(10)의 냉매 흡입부 및 냉매 토출부의 압력의 어느 중간에 해당하는 중간압의 기체 상태이고, 본래의 스크롤 압축기(10)의 냉매 흡입부를 통하여 유입되어 기설정된 최적의 중간압 상태로 스크롤 압축기(10) 내부에서 냉매와 혼합된 후 계속적으로 압축이 되게 된다. 따라서, 초기압에서 최종적으로 스크롤 압축기(10)에 의하여 압축되는 최종압에 이르기까지 스크롤 압축기(10)가 냉매를 압축시킴에 있어서, 최적의 중간압 기체 상태의 냉매가 유입되므로 스크롤 압축기(10)의 측면에서는 압축기의 신뢰성을 향상되고, 난방 측면에서는 냉매의 양이 증가하므로 난방 성능이 크게 향상되는 이점이 있다.
한편, 난방 부하가 계속하여 증대되면, 제어부는 제2팽창장치(34)마저 개방 제어할 수 있다. 1차적으로는 제1팽창장치(32)의 개도만을 조절함으로써 최적의 중간압을 형성할 수 있는 것이지만, 그 한계치를 넘어가는 난방 부하가 요구되는 경우에는 제2팽창장치(34)의 개방이 효과적이다.
제2팽창장치(34)가 개방되면, 내부 열교환기(31a)(31b)가 배치된 경우에는 제1내부 열교환기(31a)에 의하여 열교환되어 보다 더 응축된 냉매가 제2냉매 주입 회로(101b)를 통하여 유동되어 제2팽창장치(34)에 의하여 팽창된 후 스크롤 압축기(10)의 제2냉매 포트(102)를 통해 가스 인젝션 되게 된다.
이 때 스크롤 압축기(10) 내부에 분사되어 형성되는 냉매의 최적의 중간압은 제1냉매 주입 회로(101a)를 통과한 후 분사되어 형성되는 냉매의 최적의 중간압보다는 낮은 중간압이 형성되는 것은 당연하고, 고압측 포트인 제1냉매 포트(101)보다 저압측 포트인 제2냉매 포트(102)를 통하여 주입되는 것이 바람직하다.
따라서, 초기압에서 제1냉매 주입 회로(101a)를 통하여 주입되는 냉매의 최적 중간압까지 스크롤 압축기(10)가 냉매를 압축하기 전 그 사이에 해당하는 최적 중간압을 형성하도록 제2냉매 주입 회로(101b)의 냉매가 가스 인젝션되므로, 스크롤 압축기(10)의 신뢰성 및 난방 성능이 향상되는 것은 당연하다.
지금까지는, 제1냉매 주입 회로(101a) 또는 제2냉매 주입 회로(101b)를 활성화시킬지 여부는 각각의 최적의 중간압을 형성하도록 각각의 설정 과냉도값에 따라 결정되었으나, 반드시 설정 과냉도에 의하여 결정되는 것은 아니다.
앞서 설명한 바와 같이, 각 냉매 주입 회로(101a)(101b)를 통하여 분사되는 냉매의 최적의 중간압은 해당하는 각 냉매 주입 회로(101a)(101b)의 행정 체적비(VR) 또는 응축 냉매와 증발 냉매의 고저압차에 의하여 결정되는 것인 바, 제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입 회로(101b) 중 어느 하나 또는 모두를 활성화시킬지 여부는 냉매의 고저압차 또는 체적비(VR)에 의하여 결정될 수 있는 것이다.
다시 말하면, 제1중간압에 해당하는 응축 냉매 및 증발 냉매의 고저압차를 제1설정 고저압차라 하고, 제2중간압에 해당하는 응축 냉매 및 증발 냉매의 고저압차를 제2설정 고저압차라 할 때, 제1냉매 주입 회로의 고저압차가 제1설정 고저압차 미만인 경우 또는 제2냉매 주입 회로의 고저압차가 제2설정 고저압차를 초과한 경우 해당하는 냉매 주입 회로를 불활성화시키는 것도 동일한 범주의 본 발명의 진정한 권리범위가 될 수 있다.
또한, 같은 의미로써, 제1중간압에 해당하는 응축 냉매 및 증발 냉매의 체적비를 제1설정 체적비(VR1)라 하고, 제2중간압에 해당하는 응축 냉매 및 증발 냉매의 체적비를 제2설정 체적비(VR2)라 할 때, 제1냉매 주입 회로의 체적비가 제1설정 체적비 미만인 경우 또는 제2냉매 주입 회로의 체적비가 제2설정 체적비를 초과한 경우 해당하는 냉매 주입 회로를 불활성화시키는 것도 마찬가지이다.
이처럼, 본 발명에 따른 히트 펌프는, 제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입 회로(101b)를 냉/난방 운전에 따른 각 요구 부하치에 대응되도록 그 활성화 여부를 결정하되, 제1냉매 주입 회로(101a) 또는 제2냉매 주입 회로(101b) 중 설정 과냉도와 설정 체적비 및 설정 고저압차 등 다양한 변수를 고려하여 해당하는 냉매 주입 회로(101a)(101b)의 활성화가 적당하지 않을 경우 불활성화시킴으로써 제품의 신뢰성을 향상시키는 효과를 창출한다.
상기와 같이 구성되는 히트 펌프의 제어방법을 첨부된 도면을 참조(특히, 도 7 참조)하여 설명하면 다음과 같다. 도 7은 본 발명에 따른 히트 펌프의 제어방법을 나타낸 블록도이다.
본 발명에 따른 히트 펌프 제어방법은, 도 7에 참조된 바와 같이, 히트 펌프에 전원이 인가되면 스크롤 압축기(10)를 시동 온(ON) 시키는 제1단계(S10)를 포함한다.
그리고, 본 발명은, 제1단계(S10)에 의하여 운전되는 스크롤 압축기(10)를 통해 냉매 메인 유로를 유동하는 냉매의 상태를 판단하는 제2단계(S20)를 더 포함한다.
여기서, 냉매의 상태를 판단하는 변수는 앞서 설명한 바와 같이, 스크롤 압축기(10) 내부의 냉매 상태를 판단하기 위한 압축비, 압력비, 및 스크롤 압축기(10)로 유입되기 전의 응축된 냉매의 과냉도가 될 수 있다.
즉, 본 발명은, 제2단계(S20)에 의하여 판단된 냉매의 상태에 따라 스크롤 압축기(10)의 냉매 흡입부 및 냉매 토출부 사이에 각각 위치를 달리하여 연결된 제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입 회로(101b)를 활성 또는 비활성화시키는 제3단계(S30)를 포함한다.
여기서, 제3단계(S30)는, 제1냉매 주입 회로(101a) 및 상기 제2냉매 주입 회로(101b)를 통하여 스크롤 압축기(10)로 주입되는 냉매가 설정된 최적의 중간압을 가지도록 활성 또는 비활성화되도록 하되, 제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입 회로(101b)를 통하여 주입되는 냉매가 각각 설정 과냉도를 초과하는지 여부를 판정하여 결정하는 단계일 수 있다.
한편, 제3단계(S30)는 제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입 회로(101b)를 통하여 주입되는 냉매의 상태가 설정된 최적의 중간압을 가지도록 가스 인젝션 함에 있어서, 제1냉매 주입 회로(101a)를 통하여 주입되는 냉매의 응축압력과 증발압력의 차가 큰 경우인지 아니면 응축기에 의하여 응축된 냉매의 과냉도가 설정 과냉도를 초과한 경우인지 및 제2냉매 주입 회로(101a)를 통하여 주입되는 냉매의 응축압력과 증발압력의 차가 제1냉매 주입 회로(101a)를 통하여 주입되는 냉매의 경우보다 작은 경우인지 아니면 응축기에 의하여 응축된 냉매의 과냉도가 설정 과냉도를 초과하는 경우인지를 판정하여 제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입 회로(101b)의 활성화 여부를 결정할 수 있다.
여기서, 제1냉매 주입 회로(101a) 및 제2냉매 주입 회로(101b) 각각의 활성화 여부는 해당하는 냉매 주입 회로 내부의 냉매의 유동을 단속하는 제1팽창장치(32) 및 제2팽창장치(34)를 제어함으로써 이루어질 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 히트 펌프 및 그 제어방법의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 바람직한 일실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다. 따라서, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 스크롤 압축기 15: 절환밸브
20: 실내 열교환기 30: 실내 팽창장치
31a, 33a: 내부 열교환기 31b, 33b: 기액 분리기
32: 제1팽창장치 34: 제2팽창장치
35: 실외 팽창장치 40: 실외 열교환기
101: 제1냉매 포트 101a: 제1냉매 주입 회로
101b: 제2냉매 주입 회로 102: 제2냉매 포트
S10: 제1단계 S20: 제2단계
S30: 제3단계

Claims (13)

  1. 스크롤 압축기와, 상기 스크롤 압축기를 통과한 냉매를 응축하는 응축기와, 상기 응축기를 통과한 냉매를 교축하는 팽창장치와, 상기 팽창장치에서 교축된 냉매를 증발시키는 증발기를 갖는 냉매 메인 회로와;
    상기 응축기와 증발기 사이에서 분기되어 상기 스크롤 압축기의 냉매 흡입부와 냉매 토출부 사이에 연결되는 제1냉매 주입 회로와;
    상기 응축기와 증발기 사이에서 분기되어 상기 스크롤 압축기의 냉매 흡입부와 냉매 토출부 사이에 연결되는 제2냉매 주입 회로를 포함하고,
    상기 제1냉매 주입 회로 및 제2냉매 주입 회로는, 상기 스크롤 압축기의 냉매 흡입부와 냉매 토출부 사이의 서로 다른 위치에 연결되되, 냉매의 증발온도 대비 각각 이상적인 설정 중간압을 가지도록 연결되고,
    상기 각각의 설정 중간압을 형성하도록 상기 제1냉매 주입 회로 및 제2냉매 주입 회로가 개폐 작동될 때, 냉매의 응축온도 대비 각각 설정 과냉도를 초과하는 경우 해당하는 냉매 주입 회로가 불활성화되는 히트 펌프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1냉매 주입 회로는 상기 제2냉매 주입 회로보다 상기 냉매 메인 회로에서 먼저 분기되어, 상기 스크롤 압축기의 냉매 토출부에 가깝게 연결되는 히트 펌프.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 스크롤 압축기에는,
    상기 제1냉매 주입 회로와 연결되고, 상기 스크롤 압축기의 내외부를 연통하는 제1냉매 포트가 배치되고,
    상기 제2냉매 주입 회로와 연결되고, 상기 스크롤 압축기의 내외부를 연통하는 제2냉매 포트가 배치되는 히트 펌프.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 제1냉매 주입 회로에는 냉매를 팽창시키는 동시에 냉매의 흐름 및 냉매의 양이 제어되도록 개도가 제어되는 제1팽창장치가 구비되고,
    상기 제2냉매 주입 회로에는 냉매를 팽창시키는 동시에 냉매의 흐름 및 냉매의 양이 제어되도록 개도가 제어되는 제2팽창장치가 구비되는 히트 펌프.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1팽창장치 및 상기 제2팽창장치의 개도를 제어하는 제어부를 더 포함하는 히트 펌프.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1냉매 주입 회로 및 상기 제2냉매 주입 회로의 활성화 여부는,
    상기 제어부에 의하여 응축된 냉매가 각각의 상기 설정 과냉도를 초과하는지 여부에 따라 달라지는 히트 펌프.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1팽창장치에 의하여 팽창된 냉매의 중간압을 제1중간압이라 하고, 상기 제2팽창장치에 의하여 팽창된 냉매의 중간압을 제2중간압이라 할 경우, 상기 제1중간압은 상기 제2중간압보다 큰 히트 펌프.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1냉매 주입 회로 또는 상기 제2냉매 주입 회로 중 어느 하나의 냉매 주입 회로를 유동하는 냉매의 상태가 설정 중간압을 가지도록 상기 압축기에 주입될 때, 상기 제1냉매 주입 회로 또는 상기 제2냉매 주입 회로를 유동하는 냉매가 설정 과냉도를 초과하는 경우에는 해당하는 냉매 주입 회로가 활성화되지 않도록 상기 제1팽창장치 및 상기 제2팽창장치를 제어하는 히트 펌프.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1중간압에 해당하는 응축 냉매 및 증발 냉매의 고저압차를 제1설정 고저압차라 하고, 상기 제2중간압에 해당하는 응축 냉매 및 증발 냉매의 고저압차를 제2설정 고저압차라 할 때,
    상기 제1냉매 주입 회로의 고저압차가 상기 제1설정 고저압차 미만인 경우 또는 상기 제2냉매 주입 회로의 고저압차가 상기 제2설정 고저압차를 초과한 경우 해당하는 상기 냉매 주입 회로를 불활성화 시키는 히트 펌프.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1중간압에 해당하는 응축 냉매 및 증발 냉매의 체적비를 제1설정 체적비라 하고, 상기 제2중간압에 해당하는 응축 냉매 및 증발 냉매의 체적비를 제2설정 체적비라 할 때,
    상기 제1냉매 주입 회로의 체적비가 상기 제1설정 체적비 미만인 경우 또는 상기 제2냉매 주입 회로의 체적비가 상기 제2설정 체적비를 초과한 경우 해당하는 상기 냉매 주입 회로를 불활성화 시키는 히트 펌프.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1냉매 주입 회로 또는 상기 제2냉매 주입 회로를 유동하는 냉매 각각의 상기 설정 중간압을 가지는 상기 압축기의 체적비(VR)를 계산하여, 상기 제1냉매 주입 회로 또는 상기 제2냉매 주입 회로 중 계산된 상기 체적비에 해당하는 어느 하나의 냉매 주입 회로를 활성화시키는 히트 펌프.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 압축기의 체적비(VR)는, 상기 제1냉매 주입 회로 또는 상기 제2냉매 주입 회로를 유동하는 각 냉매의 응축압력과 증발압력의 고저 차이로부터 계산되고,
    응축된 냉매가 상기 제1냉매 주입 회로 또는 상기 제2냉매 주입 회로로 주입되기 전 각각의 설정 과냉도 이하인 경우에만 상기 제1냉매 주입 회로 또는 상기 제2냉매 주입 회로가 활성화되는 히트 펌프.
  13. 스크롤 압축기를 시동 온(ON) 시키는 제1단계와;
    상기 제1단계에 의하여 운전되는 스크롤 압축기를 통해 냉매 메인 회로를 유동하는 냉매의 상태를 판단하는 제2단계와;
    상기 제2단계에 의하여 판단된 냉매의 상태에 따라 상기 냉매 메인 회로로부터 각각 분기되어 상기 스크롤 압축기의 냉매 흡입부 및 냉매 토출부 사이에 각각 위치를 달리하여 연결된 제1냉매 주입 회로 및 제2냉매 주입 회로를 활성 또는 비활성화시키는 제3단계를 포함하고,
    상기 제3단계는, 상기 제1냉매 주입 회로 및 상기 제2냉매 주입 회로를 통하여 상기 압축기로 주입되는 냉매가 설정 중간압을 가지도록 활성 또는 비활성화되도록 상기 제1냉매 주입 회로 및 상기 제2냉매 주입 회로 각각에 설치되어 해당하는 냉매 주입 회로 내부의 냉매의 유동을 단속하는 제1팽창장치 및 제2팽창장치를 제어하되, 상기 제1냉매 주입 회로 및 상기 제2냉매 주입 회로를 통하여 주입되는 냉매가 각각 설정 과냉도를 초과하는지 여부를 판정하여 결정하는 히트 펌프의 제어방법.

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