KR20200067425A

KR20200067425A - 히트 펌프

Info

Publication number: KR20200067425A
Application number: KR1020180154261A
Authority: KR
Inventors: 김도균; 이상호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-12-04
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2020-06-12
Also published as: KR102129759B1

Abstract

히트 펌프는 냉매를 압축하는 압축기와; 제1열교환기와; 제1열교환기로 실외공기를 송풍하는 실외팬과; 제1열교환기와 연결된 제1팽창밸브와; 제2열교환기와; 제2열교환기와 연결된 제2팽창밸브와; 쿨링운전시 압축기에서 압축된 냉매를 제1열교환기로 안내하고, 히팅운전시 압축기에서 압축된 냉매를 제2열교환기로 안내하는 절환밸브와; 제2팽창밸브와 제1팽창밸브 각각과 연결된 제1유로와 제1유로의 냉매와 열교환되는 냉매가 통과하는 제2유로가 형성된 제3열교환기와; 제2팽창밸브와 제3열교환기 사이와 상기 제2유로를 연결하는 바이패스 튜브와; 바이패스 튜브에 설치된 인젝션 팽창밸브와; 제2유로와 압축기를 연결하는 인젝션 튜브와; 히팅운전시, 인젝션 팽창밸브를 오픈시키거나 클로즈시키고, 현재토출온도가 비상제어 돌입온도 이상이고, 인젝션 팽창밸브가 오픈이면, 인젝션 팽창밸브를 설정주기로 개도 증가시키는 컨트롤러를 포함한다.

Description

히트 펌프{Heat Pump}

본 발명은 히트 펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스 냉매를 압축기로 인젝션할 수 있는 히트 펌프에 관한 것이다.

히트 펌프는 냉매의 발열 또는 응축열을 이용해 저온의 열원을 고온으로 전달하거나 고온의 열원을 저온으로 전달하는 냉난방장치이다.

히트 펌프는 냉매를 압축하는 압축기와, 냉매의 유동방향을 전환하여 냉방운전과 난방운전을 전환하는 냉난방 절환밸브와, 냉매를 실외공기와 열교환시키는 실외열교환기와, 냉매를 팽창시키는 팽창기구와, 냉매를 실내공기와 열교환시키는 실내열교환기를 포함하는 냉동사이클을 이용하여 실내를 냉방시키거나 난방시킬 수 있다.

상기와 같은 히트 펌프는 압축기로 흡입되는 냉매 유량이 적은 상태로 압축기가 구동되면, 흡입과열도가 높게 형성되어 압축기에서 토출된 냉매의 온도가 과도하게 상승될 수 있고, 이러한 상태에서 압축기가 계속 구동되면, 오일 등의 윤활유는 열화될 수 있고, 압축기는 소손될 우려가 있다.

히트 펌프는 압축기에서 토출된 냉매의 온도가 너무 높지 않게 관리될 필요성이 있다.

본 발명은 압축기의 현재 토출온도가 과도하게 높을 경우 인젝션 토출밸브의 개도를 증가시켜 압축기의 현재 토출온도를 신속하게 낮출 수 있는 히트 펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프는 냉매를 압축하는 압축기와; 제1열교환기와; 제1열교환기로 실외공기를 송풍하는 실외팬과; 제1열교환기와 연결된 제1팽창밸브와; 제2열교환기와; 제2열교환기와 연결된 제2팽창밸브와; 쿨링운전시 압축기에서 압축된 냉매를 제1열교환기로 안내하고, 히팅운전시 압축기에서 압축된 냉매를 제2열교환기로 안내하는 절환밸브와; 제2팽창밸브와 제1팽창밸브 각각과 연결된 제1유로와 제1유로의 냉매와 열교환되는 냉매가 통과하는 제2유로가 형성된 제3열교환기와; 제2팽창밸브와 제3열교환기 사이와 상기 제2유로를 연결하는 바이패스 튜브와; 바이패스 튜브에 설치된 인젝션 팽창밸브와; 제2유로와 압축기를 연결하는 인젝션 튜브와; 히팅운전시, 인젝션 팽창밸브를 오픈시키거나 클로즈시키고, 현재토출온도가 비상제어 돌입온도 이상이고, 인젝션 팽창밸브가 오픈이면, 인젝션 팽창밸브를 설정주기로 개도 증가시키는 컨트롤러를 포함한다.

컨트롤러는 히팅운전시, 현재토출온도가 비상제어 돌입온도 이상이고, 인젝션 팽창밸브가 클로즈이면, 제1팽창밸브를 설정주기로 개도 증가시킬 수 있다.

컨트롤러는 토출과열도와 압축기 현재 주파수와 응축온도에 따라 인젝션 팽창밸브를 오픈시키거나 클로즈시킬 수 있다.

컨트롤러는 토출과열도가 제1설정과열도 이상 제1설정시간 유지하고, 압축기 현재 주파수가 설정 주파수 초과이며, 응축온도가 제1설정온도 이하이면, 인젝션 팽창밸브를 최소 개도로 오픈할 수 있다.

컨트롤러는 토출과열도가 제2설정과열도 미만인 시간이 제2설정시간 유지하거나 압축기 현재 주파수가 설정 주파수 이하이거나, 토출과열도가 제3설정과열도 미만이거나, 응축온도가 제2설정온도 이상이면, 인젝션 팽창밸브를 클로즈할 수 있다.

제2설정과열도는 제1설정과열도 보다 낮을 수 있고, 제3설정과열도 보다 높을 수 있다.

제2설정시간은 제1설정시간 보다 길 수 있다.

제2설정온도는 제1설정온도 보다 높을 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 히팅운전시 압축기로 흡입되는 냉매의 유량을 증가시킬 수 있는 제1팽창밸브와 인젝션 팽창밸브를 모두 포함하는 히트 펌프에서, 인젝션 팽창밸브가 오픈인 조건이면, 인젝션 팽창밸브의 개도를 증가시켜 현재 토출과열도를 보다 신뢰성 높게 낮출 수 있다.

또한, 인젝션 팽창밸브가 클로즈인 조건이면, 제1팽창밸브의 개도를 증가시켜 현재 토출과열도를 보다 신뢰성 높게 낮출 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프의 히팅운전시 인젝션 팽창밸브가 오픈일 때의 냉매 흐름이 도시된 도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프의 히팅운전시 인젝션 팽창밸브가 클로즈일 때의 냉매 흐름이 도시된 도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프의 제어 블록도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프의 히팅 운전 방법이 도시된 순서도이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프의 히팅운전시 인젝션 팽창밸브가 오픈일 때의 냉매 흐름이 도시된 도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프의 히팅운전시 인젝션 팽창밸브가 오픈일 때의 냉매 흐름이 도시된 도이다.

본 실시예의 히트 펌프는 압축기(1)와, 제1열교환기(2)와, 실외팬(3)과, 제1팽창밸브(4)와, 제2열교환기(5)와 제2팽창밸브(6)와, 절환밸브(7)와, 과냉각기(8)를 포함할 수 있다.

압축기(1)는 냉매를 흡입하여 압축한 후 토출할 수 있다. 압축기(1)는 압축 용량이 가변될 수 있는 용량 가변 압축기로 구성될 수 있고, 일 예로 입력 주파수에 따라 압축 용량이 가변될 수 있는 인버터 압축기일 수 있다.

압축기(1)는 부하가 클 경우, 입력 주파수가 증대되게 제어될 수 있고, 부하가 작을 경우, 입력 주파수가 감소되게 제어될 수 있다.

압축기(1)는 냉매를 압축하는 압축실이 형성된 압축부와, 압축부를 압축 작동시키는 모터부를 포함할 수 있고, 압축기(1)의 내부에는 압축부나 모터부의 마모를 방지하기 위한 오일등의 윤할유가 수용될 수 있다.

압축기(1)에는 후술하는 인젝션 팽창밸브(130)를 통과한 냉매가 압축실 내부 인젝션되게 안내할 수 인젝션 유로가 형성될 수 있다. 압축기(1)에는 이러한 인젝션 유로와 연결되고, 후술하는 인젝션 배관(140)이 연결되는 인젝션 포터(1')가 형성될 수 있다.

압축기(1)에는 냉매가 압축기(1)로 흡입되는 석션 튜브(11)와, 압축기(1)에서 토출된 냉매가 안내되는 디스챠지 튜브(12)가 연결될 수 있다.

석션 튜브(11)는 절환밸브(7)와 압축기(1)를 연결할 수 있다. 석션 튜브(11)에는 기상냉매와 액냉매 중 액냉매가 수용되는 어큐물레이터(13)이 설치될 수 있다.

디스챠지 튜브(12)는 압축기(1)와 절환밸브(7)를 연결할 수 있다. 디스챠지 튜브(12)에는 압축기(1)에서 토출된 냉매의 온도(즉, 압축기 토출온도)를 감지할 수 있는 고온센서(14)가 설치될 수 있다.

제1열교환기(2)는 실외공기와 냉매를 열교환시키는 실외열교환기일 수 있다. 제1열교환기(2)는 쿨링운전시 압축기(1)에서 압축된 냉매가 응축되는 응축기로 기능할 수 있고, 히팅운전시 제1팽창밸브(4)에서 팽창된 냉매가 증발되는 증발기로 기능할 수 있다.

제1열교환기(2)는 제1팽창밸브(4)와 제1팽창밸브 연결튜브(22)로 연결될 수 있다.

제1열교환기(2)는 핀 튜브형 열교환기로 구성될 수 있고, 복수개의 튜브(23)와, 복수개의 튜브(23)에 연결된 복수개의 핀(24)을 포함할 수 있다. 제1열교환기(3)는 복수개의 튜브 중 최하측 튜브의 아래에 배치되고 복수개의 튜브와 직접 연결되지 않는 별도의 과냉각 튜브(25)를 더 포함할 수 있다. 과냉각 튜브(25)는 핀(24)을 통해 복수개의 튜브(23)와 연결될 수 있다.

과냉각 튜브(25)는 후술하는 ???? 와 연결될 수 있고, 히팅모드시 냉매는 과냉각 튜브(25)를 통과하면서 과냉될 수 있다.

실외팬(3)은 제1열교환기(2)로 실외공기를 송풍할 수 있다.

제1팽창밸브(4)는 히팅운전시 제1열교환기(2)를 향해 유동되는 냉매를 팽창시키는 실외팽창밸브일 수 있다. 제1팽창밸브(4)는 제1열교환기(2)와 냉매튜브로 연결될 수 있다. 제1팽창밸브(4)는 그 개도(개방 정도)가 조절될 수 있는 EEV나 LEV 등의 전자 팽창밸브일 수 있다.

제1팽창밸브(4)는 쿨링운전시 풀오픈될 수 있고, 히팅운전시 제1열교환기(2)를 향해 유동되는 냉매를 팽창시킬 수 있는 개도로 개도 조절될 수 있다.

히팅운전시, 제1팽창밸브(4)의 개도가 클수록 냉동 사이클을 순환하는 냉매의 유량은 증대될 수 있고, 제1팽창밸브(4)의 개도가 작을수록 히트 펌프을 순환하는 냉매의 유량은 감소될 수 있다.

제1팽창밸브(4)는 후술하는 제3열교환기(110)의 제1유로(P1)과 제1냉매튜브(42)로 연결될 수 있다.

제2열교환기(5)는 쿨링운전시 제2팽창밸브(6)에서 압축된 냉매가 응축되는 증발기로 기능할 수 있고, 히팅운전시 압축기(1)에서 압축된 냉매가 응축되는 응축기로 기능할 수 있다.

제2열교환기(5)는 실내 공기와 냉매를 열교환시킬 수 있고, 이 경우 제2열교환기(5)는 실내열교환기일 수 있다. 제2열교환기(5)가 실내열교환기일 경우, 히트 펌프는 제2열교환기(5)로 실내공기를 송풍하는 실내팬(미도시)을 더 포함할 수 있다. 그리고, 이 경우 후술하는 제2팽창밸브(6)는 제2열교환기(5) 및 실내팬과 함께 실내기에 설치될 수 있고, 이러한 실내기는 실내 공기를 쿨링운전시키거나 히팅운전시킬 수 있다.

한편, 제2열교환기(5)는 물과 냉매를 열교환시킬 수 있고, 이 경우 제2열교환기(5)는 수냉매열교환기일 수 있다. 제2열교환기(5)가 수냉매열교환기일 경우, 히트 펌프는 제2열교환기(5)에 연결되 수배관을 더 포함할 수 있고, 히트 펌프는 수배관에 연결된 온수 수요처로 온수를 공급하는 급탕기로 기능할 수 있고, 수배관에 연결된 냉수 수요처로 냉수를 공급하는 칠러로 기능할 수 있다.

본 실시예는 제2열교환기(5)에 수배관(51)이 연결되어, 제2열교환기(5)가 냉매와 물을 열교환시키는 수냉매열교환기인 경우를 예로 들어 설명한다.

제2열교환기(5)에는 냉매가 통과하는 냉매유로(51)와, 물이 통과하는 물유로(52)가 형성될 수 있다. 냉매유로(51)를 통과하는 냉매와, 물유로(52)를 통과하는 물은 냉매유로(51)와 물유로(52)의 사이에 위치되는 전열부재를 통해 열교환할 수 있다.

제2열교환기(5)의 냉매유로(51)는 절환밸브(7)와 제2열교환기 연결튜브(72)로 연결될 수 있다.

제2열교환기 연결튜브(72)에는 히팅운전시, 절환밸브(7)에서 제2열교환기(5)로 유동되는 냉매의 압력(즉, 응축압 또는 고압)을 감지하는 고압센서(74)가 배치될 수 있다.

제2열교환기 연결튜브(72)에는 히팅운전시 제2열교환기(5)를 향해 유동되는 냉매의 온도를 감지하는 입구 온도센서(76)가 배치될 수 있다.

그리고, 제2열교환기(5)의 냉매유로(51)는 제2팽창밸브(6)와 제2팽창밸브 연결튜브(54)로 연결될 수 있다. 제2팽창밸브 연결튜브(54)에는 히팅운전시, 제2열교환기(5)를 통과한 냉매의 온도를 감지하는 출구 온도센서(56)이 배치될 수 있다.

한편, 제2열교환기(5)의 물 유로(52)에는 냉수 수요처나 온수 수요처의 물을 물 유로(52)로 안내하는 입수 배관(57)이 연결될 수 있다.

입수배관(57)에는 물이 냉수 수요처나 온수 수요처와 물 유로(52)를 순환되게 펌핑시키는 수펌프(57A)가 설치될 수 있다. 입수배관(57)에는 입수배관(57)의 수압이 높을 경우, 압력을 해제시키는 릴리프 밸브(57B)가 연결될 수 있다. 입수배관(57)에는 입수배관(57)의 압력을 확인할 수 있는 압력 게이지(57C)가 연결될 수 있다. 입수배관(57)에는 팽창탱크(57D)가 연결될 수 있다.

그리고, 제2열교환기(5)의 물 유로(52)에는 물 유로(52)를 통과한 물을 냉수 수요처나 온수 수요처로 안내하는 출수배관(58)이 연결될 수 있다.

출수배관(58)는 출수배관(58) 내 에어를 외부로 배기시킬 수 있는 에어 벤트(58A)가 연결될 수 있다.

컨트롤러(200, 도 4 참조)는 출구 온도센서(56)에 의해 감지된 온도와 입구 온도센서(76)에 의해 감지된 온도의 차를 이용하여 부하를 판단할 수 있고, 그에

따라 압축기(1)의 입력 주파수를 가변할 수 있다. 그리고, 부하에 따라 수펌프(57A)를 제어할 수 있다.

제2팽창밸브(6)는 제2열교환기(5)와 연결될 수 있다. 제2팽창밸브(6)는 쿨링운전시 제2열교환기(5)를 향해 유동되는 냉매를 팽창시킬 수 있는 개도로 개도 조절될 수 있고, 히팅운전시 풀오픈될 수 있다.

제2팽창밸브(6)는 제2팽창밸브 연결튜브(54)에 의해 제2열교환기(5)의 제1유로(51)와 연결될 수 있다. 제2팽창밸브(5)는 그 개도(개방 정도)가 조절될 수 있는 EEV나 LEV 등의 전자 팽창밸브일 수 있다.

제2팽창밸브(6)는 쿨링운전시 히트 펌프을 순환하는 냉매의 유량을 결정할 수 있는 반면에, 히팅운전시 풀오픈되므로, 히트 펌프를 순환하는 냉매의 유량 결정과 무관할 수 있다.

제2팽창밸브(6)는 후술하는 제3열교환기(110)와 제2냉매튜브(64)(25)(66)로 연결될 수 있고, 이러한 제2냉매튜브는 제2팽창밸브(6)와 과냉각 튜브(25)를 연결하는 제1튜브(64)와, 과냉각 튜브(25)와, 과냉각 튜브(25)와 제3열교환기(110)의 제1유로(P1)를 연결하는 제2튜브(66)를 포함할 수 있다.

한편, 본 실시예는 제2냉매튜브가 과냉각 튜브(25)를 포함하지 않고, 제2냉매튜브가 제3열교환기(100)의 제1유로(P1)와 제2팽창밸브(6)를 직접 연결하는 것도 가능함은 물론이다.

절환밸브(7)는 쿨링운전시 압축기(1)에서 압축된 냉매를 제1열교환기(2)로 안내하고, 히팅운전시 압축기(1)에서 압축된 냉매를 제2열교환기(5)로 안내할 수 있다. 절환밸브(7)는 쿨링운전과 히팅운전을 절환할 수 있는 쿨링/히팅 절환밸브일 수 있고, 그 일예로 적어도 하나의 사방밸브를 포함할 수 있다. 절환밸브(7)는 하나의 사방밸브로 구성될 수 있다.

절환밸브(7)에는 석션 튜브(11)와, 디스챠지 튜브(12)가 각각 연결될 수 있다. 그리고, 절환밸브(7)는 제1열교환기(2)와 제1열교환기 연결튜브(71)로 연결될 수 있다. 절환밸브(7)는 제2열교환기(5)와 제2열교환기 연결튜브(72)로 연결될 수 있다.

절환밸브(7)는 쿨링모드시, 디스챠지 튜브(12)에서 유동된 냉매를 제1열교환기 연결튜브(71)로 안내함과 아울러 제2열교환기 연결튜브(72)에서 유동된 냉매를 석션튜브(11)로 안내할 수 있다.

절환밸브(7)는 히팅모드시, 디스챠지 튜브(11)에서 유동된 냉매를 제2열교환기 연결튜브(72)로 안내함과 아울러 제1열교환기 연결튜브(71)에서 유동된 냉매를 석션튜브(11)로 안내할 수 있다.

본 실시예는 제1열교환기 또는 제2열교환기에서 응축된 냉매를 과냉시킬 수 있는 과냉각기(8)를 더 포함할 수 있다.

과냉각기(8)는 제3열교환기(110), 바이패스 튜브(120), 인젝션 팽창밸브(130)와, 인젝션 튜브(140)를 포함할 수 있다.

제3열교환기(110)는 제2팽창밸브(6) 및 제1팽창밸브(6) 각각과 연결된 제1유로(P1)와, 제1유로(P1)의 냉매와 열교환되는 냉매가 통과하는 제2유로(P2)가 형성될 수 있다.

제1유로(P1)는 제1팽창밸브(2)와 제1냉매튜브(42)로 연결될 수 있고, 제2팽창밸브(6)와 제2냉매튜브(64)(25)(66)로 연결될 수 있다.

제2유로(P1)는 인젝션 팽창밸브(130)에 의해 팽창된 냉매가 통과하는 유로로서, 인젝션 팽창밸브(130)에 의해 팽창된 냉매는 제2유로(P1)를 통과하면서 제1유로(P1)를 통과하는 냉매와 열교환될 수 있다.

제3열교환기(110)는 히팅운전시, 제1유로(P1)를 통과하는 냉매를 과냉시킬 수 있는 과냉각 열교환기일 수 있다.

바이패스 튜브(120)는 제2팽창밸브(6)와 제3열교환기(110) 사이(66)와 제2유로(P2)를 연결할 수 있다.

바이패스 튜브(120)는 히팅운전시 제1냉매튜브(64)(25)(26)를 통과하는 냉매의 일부가 제1유로(P1)로 유입되지 않고 제2유로(P2)로 유입되게 안내하는 튜브로서, 바이패스 튜브(120)를 통과하는 냉매를 제1유로(P1)를 바이패스하여 제2유로(P2)와 인젝션 튜브(140)를 순차적으로 통과한 후 압축기(1)로 인젝션될 수 있다.

바이패스 튜브(120)의 일단은 제1냉매튜브(64)(25)(66)에 연결될 수 있다. 제1냉매튜브(64)(25)(26)가 제1튜브(64), 과냉각튜브(25) 및 제2튜브(66)을 모두 포함할 경우, 바이패스 튜브(120)의 일단은 과냉각튜브(25)에 연결되지 않고, 제2튜브(66)에 연결될 수 있다.

바이패스 튜브(120)의 타단은 제2유로(P2)에 연결될 수 있다.

인젝션 팽창밸브(130)는 바이패스 튜브(120)에 설치될 수 있다. 인젝션 팽창밸브(130)는 제1팽창밸브(4)와 제2팽창밸브(6) 사이를 유동하는 냉매의 일부를 팽창하여 압축기(1)로 인젝션할 수 있다. 인젝션 팽창밸브(130)는 히팅운전시 토출과열도와 압축기 현재 주파수와 응축온도에 따라 오픈되거나 클로즈될 수 있다.

인젝션 팽창밸브(130)은 냉방시 클로즈될 수 있고, 난방시 후술하는 컨트롤러(200)에 의해 오픈되거나 클로즈될 수 있다.

인젝션 팽창밸브(130)가 오픈되는 조건과 인젝션 팽창밸브(130)가 클로즈되는 조건에 대해서는 후술하여 상세히 설명한다.

본 실시예의 인젝션 팽창밸브(130)는 오픈시, 현재 압축기 토출온도에 따라 그 개도가 증감될 수 있다. 인젝션 팽창밸브(130)의 개도는 압축기 토출온도가 과도하게 높을 경우, 증가될 수 있다. 압축기 토출온도가 과도하게 높을 때, 인젝션 팽창밸브(130)의 개도가 증가되면, 압축기(1)를 통과하는 냉매의 유량은 증대될 수 있고, 이 경우 압축기 토출온도가 낮아질 수 있다.

인젝션 튜브(140)는 제2유로(P2)와 압축기(1)를 연결할 수 있다. 인젝션 튜브(140)의 일단은 제2유로(P2)에 연결될 수 있다. 인젝션 튜브(140)의 타단은 압축기(1)에 제공된 인젝션 포트(1')에 연결될 수 있다.

도 3은 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프의 제어 블록도이고, 도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프의 히팅 운전 방법이 도시된 순서도이다.

히트 펌프는 히트 펌프의 동작을 제어하는 컨트롤러(200)을 포함할 수 있다.

히트 펌프는 압축기(1)로 흡입되는 냉매 유량이 적은 상태로 압축기(1)가 구동되면, 흡입과열도가 높게 형성되어 압축기(1)에서 토출된 냉매의 온도(이하, 현재 토출온도라 칭함)가 과도하게 상승될 수 있고, 이러한 현재 토출온도가 너무 높은 상태에서 압축기(1)가 계속 구동되면, 오일 등의 윤활유는 열화될 수 있고, 압축기(1)는 소손될 우려가 있다.

컨트롤러(200)는 현재 토출온도가 과도하게 상승될 경우, 압축기(1)로 통과하는 냉매의 유량을 증가시켜 주는 비상제어를 실시할 수 있다.

컨트롤러(200)는 냉매의 유량을 증가시기 위해, 제1팽창밸브(4)의 개도를 증가시키는 것이 가능하고, 인젝션 팽창밸브(130)의 개도를 증가시키는 것이 가능하다.

히팅운전시, 제1팽창밸브(4)의 개도를 증가시키면, 제1팽창밸브(4)와 제1열교환기(2) 및 절환밸브(7)를 통해 압축기(1)로 흡입되는 냉매의 유량은 증대될 수 있고, 현재 토출온도는 과도하게 높지 않게 낮아질 수 있다.

히팅운전시, 인젝션 팽창밸브(130)의 개도를 증가시키면, 바이패스 배관(120)와, 인젝션 팽창밸브(130)와, 제2유로(P2) 및 인젝션 튜브(140)를 통해 압축기(1)로 흡입되는 냉매의 유량은 증대될 수 있고, 이 경우에도 제1팽창밸브(4)의 개도 증가와 같이, 현재 토출온도는 과도하게 높지 않게 낮아질 수 있다.

히트 펌프가 제1팽창밸브(4)와, 인젝션 팽창밸브(130)를 모두 포함하고, 제1팽창밸브(4)와, 인젝션 팽창밸브(130) 모두 오픈일 때, 제1팽창밸브(4)의 개도가 증대되면, 바이패스 배관(120)와, 인젝션 팽창밸브(130)와, 제2유로(P2) 및 인젝션 튜브(140)를 통해 압축기(1)로 흡입되는 냉매의 유량이 감소될 수 있고, 오히려 가스 인젝션에 의한 현재 토출온도의 저감 효과는 미비할 수 있고, 현재 토출온도는 점차 상승될 수 있다.

즉, 히트 펌프가 제1팽창밸브(4)와, 인젝션 팽창밸브(130)를 모두 포함하고, 제1팽창밸브(4)와, 인젝션 팽창밸브(130) 모두 오픈인 상태일 경우에는 인젝션 팽창밸브(130)의 개도를 증가시켜 가스 인젝션에 의한 현재 토출온도의 저감 효과를 극대화화는 것이 바람직하다.

한편, 인젝선 팽창밸브(130)가 클로즈일 경우에는 클로즈인 인젝선 팽창밸브(130)를 오픈 및 개도 증가시키지 않고, 제1팽창밸브(4)의 개도를 증가시키는 것이 바람직하다.

이를 위해 본 실시예의 컨트롤러(200)는 컨트롤러(10)는 히팅운전시, 현재 토출온도가 비상제어 돌입온도 이상이고, 인젝션 팽창밸브(130)가 오픈이면, 인젝션 팽창밸브(130)를 설정주기로 개도 증가시킬 수 있다.(S1)(S2)(S3)(S4)

컨트롤러(10)는 히팅운전시, 현재토출온도가 비상제어 돌입온도 이상이고, 인젝션 팽창밸브(130)가 클로즈이면, 제1팽창밸브(4)를 설정주기로 개도 증가시킬 수 있다.(S1)(S2)(S3)(S5)

인젝션 팽창밸브(130)은 인젝션 팽창밸브(130)의 오픈 조건시, 오픈될 수 있고, 인젝션 팽창밸브(130)의 오픈 조건은 토출과열도가 제1설정과열도(예를 들면, 18℃) 이상 제1설정시간(예를 들면, 60초) 유지하고, 압축기 현재 주파수가 설정 주파수(예를 들면, 25Hz) 초과이며, 응축온도가 제1설정온도(53℃) 이하인 조건일 수 있다.

이러한, 오픈 조건은 인젝션 팽창밸브(130)를 통한 가스 인젝션이 필요한 조건일 수 있고, 컨트롤러(200)는 토출과열도, 압축기 현재 주파수, 응축온도의 3개 인자가 모두 만족할 경우, 현재 히트 펌프가 인젝션 팽창밸브(130)의 오픈 조건인 것으로 판단할 수 있다.

고온센서(14)는 디스챠지 튜브(12)의 온도를 감지하여 컨트롤러(200)로 전송할 수 있고, 고압센서(74)는 제2열교환기 연결튜브(72)의 압력을 감지하여 컨트롤러(200)로 전송할 수 있다.

고압센서(74)에서 감지된 응축압력에 의해 응축온도가 환산될 수 있고, 컨트롤러(200)는 압축기 토출온도와 응축온도의 차를 토출과열도로 연산할 수 있다.

컨트롤러(200)는 제1설정시간(예를 들면, 60초) 동안 토출과열도가 제1설정과열도(예를 들면, 18℃) 이상 유지하고, 압축기(1)로 입력되고 있는 입력 주파수(즉, 현재 주파수)가 설정 주파수(예를 들면, 25Hz) 초과이고, 응축온도가 제1설정온도(53℃) 이하를 유지하면, 인젝션 팽창밸브(130)를 최소 개도(예를 들면, 40plus)로 오픈할 수 있다.

컨트롤러(200)는 상기와 같이, 인젝션 팽창밸브(130)를 오픈시킨 상태에서, 히트 펌프를 히팅운전시킬 수 있고, 히팅운전의 도중에, 현재 토출온도가 비상제어 돌입온도 이상이면, 인젝션 팽창밸브(130)를 설정주기(예를 들면, 1분)로 설정개도(예를 들면, 10plus)씩 개도 증가시킬 수 있다.

상기와 같이, 인젝션 팽창밸브(130)가 설정주기로 설정개도씩 개도가 증가될 경우, 인젝션 팽창밸브(130)를 통해 압축기(1)로 인젝션되는 가스의 유량은 점차 증가되고, 압축기(1)에는 다량의 가스가 인젝션되기 때문에, 압축기(1)의 토출온도가 점차 낮아질 수 있다.

히트 펌프는 상기와 같이 인젝선 팽창밸브(130)의 개도가 설정주기로 증가되는 도중에, 현재 토출온도가 비상제어 돌입온도 미만으로 낮아질 수 있고, 컨트롤러(200)는 인젝션 팽창밸브(130)의 개도를 설정주기로 증가시키는 제어를 중단하고, 인젝션 팽창밸브(130)의 현재 개도를 유지시킬 수 있다.(S6)(S2)

한편, 컨트롤러(200)는 인젝션 팽창밸브(130)가 오픈인 상태에서, 토출과열도가 제2설정과열도(예를 들면, 15℃) 미만인 시간이 제2설정시간(예를 들면, 300초) 유지하거나 압축기 현재 주파수가 설정 주파수(예를 들면, 25Hz) 이하이거나, 토출과열도가 제3설정과열도(예를 들면, 10℃) 미만이거나, 응축온도가 제2설정온도(56℃) 이상이면, 인젝션 팽창밸브(130)를 클로즈할 수 있다.

컨트롤러(200)는 인젝션 팽창밸브(130)가 오픈인 도중에, 토출과열도가 제2설정과열도(예를 들면, 15℃) 미만인 시간이 제2설정시간(예를 들면, 300초) 유지하는 제1클로즈 조건과, 압축기 현재 주파수가 설정 주파수(예를 들면, 25Hz) 이하인 제2클로즈 조건과, 토출과열도가 제3설정과열도(예를 들면, 10℃) 미만인 제3클로즈 조건과, 응축온도가 제2설정온도(예를 들면, 56℃) 이상인 제4클로즈 조건 중, 어느 하나의 클로즈조건이 만족되면, 인젝선 팽창밸브(130)를 즉시 클로즈시킬 수 있다.

여기서, 제2설정과열도(예를 들면, 15℃)는 제1설정과열도(예를 들면, 18℃) 보다 낮고, 제3설정과열도(예를 들면, 10℃) 보다 높게 설정된 과열도일 수 있다.

제2설정과열도(예를 들면, 15℃)는 히트 펌프가 과도하게 높지 않은 토출과열도를 유지 중인지 여부를 판단하기 위한 과열도의 기준일 수 있다.

그리고, 제2설정시간(예를 들면, 300초)은 제1설정시간(예를 들면, 60초) 보다 길게 설정된 시간일 수 있다. 제2설정시간은 히트 펌프가 과도하게 높지 않은 토출과열도를 충분한 시간 동안 유지중인지 여부를 판단하기 위한 기준시간일 수 있다.

컨트롤러(200)는 토출과열도가 제2설정시간(예를 들면, 300초)동안 제3설정과열도(예를 들면, 10℃) 이하로 내려가지 않았지만, 제2설정과열도(예를 들면, 15℃)를 유지하는 시간이 장시간 즉, 제2설정시간(예를 들면, 300초) 이상이면, 인젝선 팽창밸브(130)를 즉시 클로즈시킬 수 있다.

한편, 컨트롤러(200)는 인젝션 팽창밸브(130)가 오픈인 도중에, 토출과열도가 제3설정과열도(예를 들면, 10℃) 이하로 내려가면, 제2설정과열도(예를 들면, 15℃) 및 제2설정시간(예를 들면, 300초)과 무관하게 인젝선 팽창밸브(130)를 즉시 클로즈시킬 수 있다.

그리고, 설정 주파수(예를 들면, 25Hz)는 현재 토출온도가 적정 토출온도 범위일 때의 압축기 입력 주파수일 수 있고, 컨트롤러(200)는 인젝션 팽창밸브(130)가 오픈인 도중에, 현재 주파수가 설정 주파수(예를 들면, 25Hz) 이하로 내려가면, 토출과열도 및 응축온도와 무관하게 인젝선 팽창밸브(130)를 즉시 클로즈시킬 수 있다.

그리고, 제2설정온도(예를 들면, 56℃)는 제1설정온도(예를 들면, 53℃) 보다 높게 설정된 온도일 수 있다. 제2설정온도(예를 들면, 56℃)는 현재 토출온도가 적정 토출온도 범위일 때의 응축온도일 수 있고, 컨트롤러(200)는 인젝션 팽창밸브(130)가 오픈인 도중에, 응축온도가 제2설정온도 이상으로 상승되면, 토출과열도 및 현재 주파수와 무관하게 인젝선 팽창밸브(130)를 즉시 클로즈시킬 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 압축기 2: 제1열교환기
3: 실외팬 4: 제1팽창밸브
5: 제2열교환기 6: 제2팽창밸브
7: 절환밸브 110: 제3열교환기
120: 바이패스 튜브 130: 인젝션 팽창밸브
140: 인젝션 튜브 200: 컨트롤러
P1: 제1유로 P2: 제2유로

Claims

냉매를 압축하는 압축기와;
제1열교환기와;
상기 제1열교환기로 실외공기를 송풍하는 실외팬과;
상기 제1열교환기와 연결된 제1팽창밸브와,
제2열교환기와;
상기 제2열교환기와 연결된 제2팽창밸브와;
쿨링운전시 상기 압축기에서 압축된 냉매를 제1열교환기로 안내하고, 히팅운전시 압축기에서 압축된 냉매를 제2열교환기로 안내하는 절환밸브와;
상기 제2팽창밸브와 제1팽창밸브 각각과 연결된 제1유로와 상기 제1유로의 냉매와 열교환되는 냉매가 통과하는 제2유로가 형성된 제3열교환기와;
상기 제2팽창밸브와 제3열교환기 사이와 상기 제2유로를 연결하는 바이패스 튜브와;
상기 바이패스 튜브에 설치된 인젝션 팽창밸브와;
상기 제2유로와 상기 압축기를 연결하는 인젝션 튜브와;
히팅운전시, 상기 인젝션 팽창밸브를 오픈시키거나 클로즈시키고, 현재토출온도가 비상제어 돌입온도 이상이고, 상기 인젝션 팽창밸브가 오픈이면, 상기 인젝션 팽창밸브를 설정주기로 개도 증가시키는 컨트롤러를 포함하는 히트 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 히팅운전시, 현재토출온도가 비상제어 돌입온도 이상이고, 상기 인젝션 팽창밸브가 클로즈이면, 상기 제1팽창밸브를 설정주기로 개도 증가시키는 히트 펌프.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 토출과열도와 압축기 현재 주파수와 응축온도에 따라 상기. 인젝션 팽창밸브를 오픈시키거나 클로즈시키는 히트 펌프.
제 3 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 토출과열도가 제1설정과열도 이상 제1설정시간 유지하고, 압축기 현재 주파수가 설정 주파수 초과이며, 응축온도가 제1설정온도 이하이면, 인젝션 팽창밸브를 최소 개도로 오픈하는 히트 펌프.
제 4 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 토출과열도가 제2설정과열도 미만인 시간이 제2설정시간 유지하거나 압축기 현재 주파수가 설정 주파수 이하이거나, 토출과열도가 제3설정과열도 미만이거나, 응축온도가 제2설정온도 이상이면, 인젝션 팽창밸브를 클로즈하는 히트 펌프.
제 5 항에 있어서,
상기 제2설정과열도는 제1설정과열도 보다 낮고, 제3설정과열도 보다 높은 히트 펌프.
제 5 항에 있어서,
상기 제2설정시간은 상기 제1설정시간 보다 긴 히트 펌프.
제 5 항에 있어서,
상기 제2설정온도는 상기 제1설정온도 보다 높은 히트 펌프.