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KR102160283B1 - Automatic refrigerant rechargeable heat pump system and control method of the same - Google Patents

Automatic refrigerant rechargeable heat pump system and control method of the same Download PDF

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KR102160283B1
KR102160283B1 KR1020200104285A KR20200104285A KR102160283B1 KR 102160283 B1 KR102160283 B1 KR 102160283B1 KR 1020200104285 A KR1020200104285 A KR 1020200104285A KR 20200104285 A KR20200104285 A KR 20200104285A KR 102160283 B1 KR102160283 B1 KR 102160283B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
refrigerant
charging
superheat
discharge
temperature
Prior art date
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Active
Application number
KR1020200104285A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
최규원
강동인
김기희
Original Assignee
(주)도우이앤이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)도우이앤이 filed Critical (주)도우이앤이
Priority to KR1020200104285A priority Critical patent/KR102160283B1/en
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Active legal-status Critical Current
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Abstract

본 발명은, 히트펌프 시스템을 운전하는 동안 냉매의 과열도가 미리 설정된 최적 과열도 범위를 벗어나면, 냉매 충전 탱크로부터 압축기의 흡입측으로 냉매를 자동으로 충전시키거나, 응축기의 토출측으로부터 상기 냉매 충전 탱크로 냉매를 자동으로 방출시킬 수 있으므로, 냉매의 과열도를 최적 과열도 범위로 유지할 수 있다. 또한, 부하 순환수의 온도와 열원 순환수의 온도를 미리 설정된 설정 온도 범위 이내인 경우에만 과열도에 따라 냉매 충전 또는 냉매 방출을 수행함으로써, 냉매 부족이나 냉매 과충전으로 인한 과열도 증가 또는 감소를 해결할 수 있다. 또한, 냉매 충전 탱크의 무게를 모니터링함으로써, 히트펌프 시스템상에서 냉매의 누설로 인한 과열도 증가를 구분할 수 있고, 냉매의 누설시 누설 경보를 발생시키고 시스템을 정지시킬 수 있다. In the present invention, when the superheat degree of the refrigerant is outside the preset optimum superheat degree range while operating the heat pump system, the refrigerant is automatically charged from the refrigerant charging tank to the suction side of the compressor, or the refrigerant charging tank from the discharge side of the condenser. Since the furnace can automatically discharge the refrigerant, the superheat degree of the refrigerant can be maintained in the optimum superheat degree range. In addition, refrigerant charging or refrigerant discharge is performed according to the superheat only when the temperature of the load circulating water and the temperature of the heat source circulating water are within a preset temperature range, thereby solving the increase or decrease in superheat due to insufficient refrigerant or overcharging. I can. In addition, by monitoring the weight of the refrigerant charging tank, it is possible to distinguish an increase in overheating due to leakage of the refrigerant in the heat pump system, and when the refrigerant leaks, a leakage alarm can be generated and the system can be stopped.

Description

자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템 및 이의 제어 방법{Automatic refrigerant rechargeable heat pump system and control method of the same}Automatic refrigerant rechargeable heat pump system and control method of the same}

본 발명은 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시스템이 작동되는 동안 순환하는 냉매량을 자동으로 최적량으로 유지하여 냉매의 부족이나 과충전을 방지할 수 있는 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a heat pump system capable of automatic refrigerant charging and a control method thereof. More specifically, an automatic refrigerant amount circulating during operation of the system is automatically maintained at an optimum amount to prevent shortage or overcharge of refrigerant. It relates to a heat pump system capable of charging a refrigerant and a control method thereof.

일반적으로 히트펌프 시스템은 압축기, 증발기, 팽창밸브 및 응축기를 포함한다. 히트펌프 시스템에서 냉매량이 부족할 경우 시스템의 성능이 저하되고, 냉매의 부족이 심할 경우 파손의 위험이 있다.In general, the heat pump system includes a compressor, an evaporator, an expansion valve and a condenser. When the amount of refrigerant is insufficient in the heat pump system, the performance of the system is degraded, and when the refrigerant is severely insufficient, there is a risk of damage.

종래에는 히트펌프 시스템의 정상 운전 도중에 냉매의 온도가 미리 설정된 설정 범위를 벗어날 경우 냉매의 누설이 있다고 판단한다. Conventionally, when the temperature of the refrigerant exceeds a preset range during normal operation of the heat pump system, it is determined that there is a leakage of the refrigerant.

그러나, 종래에는 냉매의 누설량이 과도하게 많은 양일 경우에만 냉매의 누설을 판단할 수 있는 한계가 있다. 또한, 냉매량이 부족할 경우 시스템의 정상 작동을 위해 팽창밸브를 자동으로 제어하기 때문에, 냉매의 온도가 설정 범위 이내를 벗어나지 않게 되므로 냉매의 누설을 판단할 수 없는 문제점이 있다. However, in the related art, there is a limitation in that the leakage of the refrigerant can be determined only when the leakage amount of the refrigerant is excessively large. In addition, when the amount of refrigerant is insufficient, since the expansion valve is automatically controlled for normal operation of the system, the temperature of the refrigerant does not exceed a set range, and thus leakage of the refrigerant cannot be determined.

한국공개특허 10-2007-0013826Korean Patent Publication 10-2007-0013826

본 발명의 목적은, 냉매의 부족이나 과충전을 방지할 수 있는 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a heat pump system capable of automatic refrigerant charging and a control method thereof capable of preventing shortage or overcharging of refrigerant.

본 발명에 따른 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템은, 압축기, 사방밸브, 팽창밸브, 난방 운전시 응축기 역할을 하는 부하 열교환기 및 냉방 운전시 응축기 역할을 하는 열원 열교환기를 포함하는 히트펌프 시스템에 있어서, 상기 부하 열교환기로 유입되는 부하 순환수의 온도를 측정하는 부하 온도센서와, 상기 열원 열교환기로 유입되는 열원 순환수의 온도를 측정하는 열원 온도센서와, 상기 압축기로 흡입되는 냉매의 증발 압력을 측정하는 증발 압력 센서와, 상기 압축기로 흡입되는 냉매의 증발 온도를 측정하는 증발 온도 센서와, 상기 압축기의 흡입 유로로 공급하기 위한 냉매가 저장되고, 상기 응축기의 토출측으로부터 방출된 냉매가 저장되는 냉매 충전 탱크와, 상기 냉매 충전 탱크와 상기 압축기의 흡입 유로를 연결하여, 상기 냉방 운전 또는 상기 난방운전이고 냉매 충전시 상기 냉매 충전 탱크에 저장된 냉매를 상기 압축기의 흡입 유로로 공급하도록 형성된 냉매 충전 유로와, 상기 열원 열교환기와 상기 팽창밸브를 연결하는 유로에서 분기되어 상기 냉매 충전 탱크에 연결되어, 냉방 운전이고 냉매 방출시 상기 열원 열교환기에서 토출된 냉매 중 적어도 일부를 상기 냉매 충전 탱크로 방출하도록 형성된 냉방용 냉매 방출 유로와, 상기 부하 열교환기와 상기 팽창밸브를 연결하는 유로에서 분기되어 상기 냉매 충전 탱크에 연결되어, 난방 운전이고 냉매 방출시 상기 부하 열교환기에서 토출된 냉매 중 적어도 일부를 상기 냉매 충전 탱크로 방출하도록 형성된 난방용 냉매 방출 유로와, 상기 냉매 충전 유로에 설치된 냉매 충전 밸브와, 상기 냉방용 냉매 방출 유로에 설치된 냉방용 냉매 방출 밸브와, 상기 난방용 냉매 방출 유로에 설치된 난방용 냉매 방출 밸브와, 상기 증발 압력 센서와 상기 증발 온도 센서에서 측정된 값에 따라 상기 압축기의 흡입측 냉매의 과열도를 계산하고, 상기 부하 온도 센서에서 측정된 부하 순환수의 온도, 상기 열원 온도 센서에서 측정된 열원 순환수의 온도, 상기 냉매의 과열도에 따라 냉매 충전 또는 냉매 방출을 판단하여 상기 냉매 충전 밸브, 상기 냉방용 냉매 배출 밸브 및 상기 난방용 냉매 배출 밸브의 개도를 제어하는 제어부를 포함한다.The heat pump system capable of automatically refrigerant charging according to the present invention is a heat pump system including a compressor, a four-way valve, an expansion valve, a load heat exchanger that serves as a condenser during heating operation, and a heat source heat exchanger that serves as a condenser during cooling operation. , A load temperature sensor measuring the temperature of the load circulating water flowing into the load heat exchanger, a heat source temperature sensor measuring the temperature of the heat source circulating water flowing into the heat source heat exchanger, and measuring the evaporation pressure of the refrigerant sucked into the compressor Refrigerant charging in which the evaporation pressure sensor to measure the evaporation temperature of the refrigerant sucked into the compressor, the refrigerant to be supplied to the suction flow path of the compressor is stored, and the refrigerant discharged from the discharge side of the condenser is stored A refrigerant charging channel configured to supply the refrigerant stored in the refrigerant charging tank to the suction channel of the compressor when the refrigerant is charged during the cooling operation or the heating operation by connecting the tank, the refrigerant charging tank and the suction flow path of the compressor, For cooling formed to be branched from a flow path connecting the heat source heat exchanger and the expansion valve to be connected to the refrigerant charging tank to discharge at least a part of the refrigerant discharged from the heat source heat exchanger to the refrigerant charging tank during cooling operation and when the refrigerant is discharged Branched from a refrigerant discharge flow path and a flow path connecting the load heat exchanger and the expansion valve and connected to the refrigerant charging tank, at least a portion of the refrigerant discharged from the load heat exchanger during heating operation and discharging the refrigerant is transferred to the refrigerant charging tank. A heating refrigerant discharge passage formed to discharge, a refrigerant charging valve installed in the refrigerant charging passage, a cooling refrigerant discharge valve installed in the cooling refrigerant discharge passage, a heating refrigerant discharge valve installed in the heating refrigerant discharge passage, and the evaporation Calculate the superheat degree of the refrigerant at the suction side of the compressor according to the values measured by the pressure sensor and the evaporation temperature sensor, the temperature of the load circulating water measured by the load temperature sensor, and the heat source circulating water measured by the heat source temperature sensor. Temperature, depending on the superheat of the refrigerant And a control unit configured to determine the refrigerant charging or discharging the refrigerant and controlling the opening degrees of the refrigerant charging valve, the cooling refrigerant discharge valve, and the heating refrigerant discharge valve.

상기 제어부는, 상기 냉방 운전시, 상기 부하 온도 센서에서 측정된 부하 순환수의 온도와 상기 열원 온도 센서에서 측정된 열원 순환수의 온도가 미리 설정된 냉방 설정온도 범위이내이고, 상기 냉매의 과열도가 미리 설정된 제1과열도 상한값 이상이면, 상기 냉매 충전 밸브를 미리 설정된 충전시간동안 개방시키고, 상기 냉방용 냉매 방출 밸브와 상기 난방용 냉매 방출 밸브는 차폐시켜, 상기 냉매 충전 탱크에 저장된 냉매를 상기 압축기의 흡입 유로로 충전시킨다.In the cooling operation, the temperature of the load circulating water measured by the load temperature sensor and the temperature of the heat source circulating water measured by the heat source temperature sensor are within a preset cooling set temperature range, and the superheat degree of the refrigerant is If the first superheat set in advance is equal to or higher than the upper limit, the refrigerant charging valve is opened for a preset charging time, and the cooling refrigerant discharge valve and the heating refrigerant discharge valve are blocked, so that the refrigerant stored in the refrigerant charging tank is transferred to the compressor. Fill it with the suction channel.

상기 제어부는, 상기 충전시간이 경과하면 상기 냉매 충전 밸브를 차폐시키고, 미리 설정된 작동시간이 경과한 이후 상기 냉매의 과열도가 상기 제1과열도 상한값보다 낮게 설정된 제2과열도 상한값 이상이면, 상기 냉매 충전 밸브를 상기 충전시간동안 다시 개방시켜 냉매를 재충전시킨다.When the charging time elapses, the control unit closes the refrigerant charging valve, and when the superheat degree of the refrigerant is equal to or greater than the second superheat degree upper limit value set lower than the first superheat degree upper limit value after the preset operation time elapses, the The refrigerant charging valve is opened again during the charging time to recharge the refrigerant.

상기 제어부는, 상기 냉방 운전시, 상기 부하 온도 센서에서 측정된 부하 순환수의 온도와 상기 열원 온도 센서에서 측정된 열원 순환수의 온도가 미리 설정된 냉방 설정온도 범위이내이며, 상기 냉매의 과열도가 미리 설정된 상기 제1과열도 하한값 이하이면, 상기 냉방용 냉매 방출 밸브를 미리 설정된 방출시간동안 개방시키고, 상기 냉매 충전 밸브와 상기 난방용 냉매 방출 밸브는 차폐시켜, 상기 열원 열교환기에서 나온 냉매 중 적어도 일부를 상기 냉매 충전 탱크로 방출시킨다. When the cooling operation is performed, the temperature of the load circulating water measured by the load temperature sensor and the temperature of the heat source circulating water measured by the heat source temperature sensor are within a preset cooling set temperature range, and the superheat degree of the refrigerant If the first superheat set in advance is less than the lower limit, the cooling refrigerant discharge valve is opened for a preset discharge time, and the refrigerant charging valve and the heating refrigerant discharge valve are shielded, so that at least a portion of the refrigerant from the heat source heat exchanger Is discharged to the refrigerant charging tank.

상기 제어부는, 상기 방출시간이 경과하면, 상기 냉방용 냉매 방출 밸브를 차폐시키고, 미리 설정된 작동시간이 경과한 이후, 상기 냉매의 과열도가 상기 제1과열도 하한값보다 소정의 값만큼 높게 설정된 제2과열도 하한값 이하이면, 상기 냉방용 냉매 방출 밸브를 상기 방출시간동안 다시 개방시켜 냉매를 재방출시킨다.When the discharge time elapses, the control unit closes the cooling refrigerant discharge valve, and after a predetermined operation time elapses, the superheat degree of the refrigerant is set higher than the first superheat lower limit value by a predetermined value. 2 If the superheat is also less than the lower limit, the cooling refrigerant discharge valve is opened again during the discharge time to re-discharge the refrigerant.

상기 제어부는, 상기 난방 운전시, 상기 부하 온도 센서에서 측정된 부하 순환수의 온도와 상기 열원 온도 센서에서 측정된 열원 순환수의 온도가 미리 설정된 난방 설정온도 범위이내이며, 상기 냉매의 과열도가 미리 설정된 제1과열도 상한값 이상이면, 상기 냉매 충전 밸브를 미리 설정된 충전시간동안 개방시키고, 상기 냉방용 냉매 방출 밸브와 상기 난방용 냉매 방출 밸브는 차폐시킨다.The control unit, during the heating operation, the temperature of the load circulating water measured by the load temperature sensor and the temperature of the heat source circulating water measured by the heat source temperature sensor are within a preset heating set temperature range, and the superheat degree of the refrigerant If the first superheat set in advance is equal to or greater than the upper limit, the refrigerant charging valve is opened for a preset charging time, and the cooling refrigerant discharge valve and the heating refrigerant discharge valve are closed.

상기 제어부는, 상기 충전시간이 경과하면, 상기 냉매 충전 밸브를 차폐시키고, 미리 설정된 작동시간이 경과한 이후, 상기 냉매의 과열도가 상기 제1과열도 상한값보다 낮게 설정된 제2과열도 상한값 이상이면, 상기 냉매 충전 밸브를 상기 충전시간동안 다시 개방시켜 냉매를 재충전시킨다.When the charging time has elapsed, the control unit closes the refrigerant charging valve, and after the predetermined operation time has elapsed, the control unit may be configured to provide a second superheat degree lower than the first superheat degree upper limit value or higher. , The refrigerant charging valve is opened again during the charging time to recharge the refrigerant.

상기 제어부는, 상기 난방 운전시, 상기 부하 온도 센서에서 측정된 부하 순환수의 온도와 상기 열원 온도 센서에서 측정된 열원 순환수의 온도가 미리 설정된 난방 설정온도 범위이내이며, 상기 냉매의 과열도가 미리 설정된 제1과열도 하한값 이하이면, 상기 난방용 냉매 방출 밸브를 미리 설정된 방출시간동안 개방시키고, 상기 냉매 충전 밸브와 상기 냉방용 냉매 방출 밸브는 차폐시켜, 상기 부하 열교환기에서 나온 냉매 중 적어도 일부를 상기 냉매 충전 탱크로 방출시킨다.The control unit, during the heating operation, the temperature of the load circulating water measured by the load temperature sensor and the temperature of the heat source circulating water measured by the heat source temperature sensor are within a preset heating set temperature range, and the superheat degree of the refrigerant If the predetermined first superheat is also less than or equal to the lower limit, the heating refrigerant discharge valve is opened for a preset discharge time, and the refrigerant charging valve and the cooling refrigerant discharge valve are shielded, so that at least some of the refrigerant discharged from the load heat exchanger is removed. Discharge to the refrigerant filling tank.

상기 제어부는, 상기 방출시간이 경과하면, 상기 난방용 냉매 방출 밸브를 차폐시키고, 미리 설정된 작동시간이 경과한 이후, 상기 냉매의 과열도가 상기 제1과열도 하한값보다 소정의 값만큼 높게 설정된 제2과열도 하한값이하이면, 상기 난방용 냉매 방출 밸브를 상기 방출시간동안 다시 개방시켜 냉매를 재방출시킨다.When the discharge time elapses, the control unit closes the heating refrigerant discharge valve, and after a preset operation time elapses, the second superheat degree of the refrigerant is set higher by a predetermined value than the first superheat lower limit value. If the superheat is also equal to or less than the lower limit, the heating refrigerant discharge valve is opened again during the discharge time to re-discharge the refrigerant.

상기 냉매 충전 탱크에 설치되어, 상기 냉매 충전 탱크에 저장된 냉매의 무게를 측정하는 냉매 무게 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 냉매 무게 센서에서 측정된 냉매의 무게가 미리 설정된 설정 무게 이상일 때 냉매 충전 또는 냉매 방출을 판단한다.A refrigerant weight sensor installed in the refrigerant charging tank to measure the weight of the refrigerant stored in the refrigerant charging tank, wherein the control unit comprises: a refrigerant when the weight of the refrigerant measured by the refrigerant weight sensor is equal to or greater than a preset weight Determine charging or refrigerant discharge.

상기 냉매의 누설을 알리는 누설 경보 장치를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 냉매 무게 센서에서 측정된 냉매의 무게가 상기 설정 무게 미만이고, 상기 냉매의 무게가 미리 설정된 최소값 이상이면, 상기 누설 경보 장치를 작동시킨다.Further comprising a leakage alarm device notifying the leakage of the refrigerant, wherein the control unit, when the weight of the refrigerant measured by the refrigerant weight sensor is less than the set weight and the weight of the refrigerant is more than a preset minimum value, the leakage alarm device Works.

상기 제어부는, 상기 냉매 무게 센서에서 측정된 냉매의 무게가 상기 최소값 미만이면, 상기 누설 경보 장치를 작동시키고, 상기 히트펌프 시스템의 작동을 정지시킨다.When the weight of the refrigerant measured by the refrigerant weight sensor is less than the minimum value, the control unit operates the leakage warning device and stops the operation of the heat pump system.

본 발명의 다른 측면에 따른 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템은, 압축기, 사방밸브, 팽창밸브, 난방 운전시 응축기 역할을 하는 부하 열교환기 및 냉방 운전시 응축기 역할을 하는 열원 열교환기를 포함하는 히트펌프 시스템에 있어서, 상기 부하 열교환기로 유입되는 부하 순환수의 온도를 측정하는 부하 온도센서와, 상기 열원 열교환기로 유입되는 열원 순환수의 온도를 측정하는 열원 온도센서와, 상기 압축기로 흡입되는 냉매의 증발 압력을 측정하는 증발 압력 센서와, 상기 압축기로 흡입되는 냉매의 증발 온도를 측정하는 증발 온도 센서와, 상기 압축기의 흡입 유로로 공급하기 위한 냉매가 저장되고, 상기 응축기의 토출측으로부터 방출된 냉매가 저장되는 냉매 충전 탱크와, 상기 냉매 충전 탱크와 상기 압축기의 흡입 유로를 연결하여, 냉방 또는 난방운전이고 냉매 충전시 상기 냉매 충전 탱크에 저장된 냉매를 상기 압축기의 흡입 유로로 공급하도록 형성된 냉매 충전 유로와, 상기 열원 열교환기와 상기 팽창밸브를 연결하는 유로에서 분기되어 상기 냉매 충전 탱크에 연결되어, 냉방 운전이고 냉매 방출시 상기 열원 열교환기에서 토출된 냉매 중 적어도 일부를 상기 냉매 충전 탱크로 방출하도록 형성된 냉방용 냉매 방출 유로와, 상기 부하 열교환기와 상기 팽창밸브를 연결하는 유로에서 분기되어 상기 냉매 충전 탱크에 연결되어, 난방 운전이고 냉매 방출시 상기 부하 열교환기에서 토출된 냉매 중 적어도 일부를 상기 냉매 충전 탱크로 방출하도록 형성된 난방용 냉매 방출 유로와, 상기 냉매 충전 유로에 설치된 냉매 충전 밸브와, 상기 냉방용 냉매 방출 유로에 설치된 냉방용 냉매 방출 밸브와, 상기 난방용 냉매 방출 유로에 설치된 난방용 냉매 방출 밸브와, 상기 냉매 충전 탱크에 설치되어, 상기 냉매 충전 탱크에 저장된 냉매의 무게를 측정하는 냉매 무게 센서와, 상기 냉매의 누설을 알리는 누설 경보 장치와, 상기 냉매 무게 센서에서 측정된 냉매의 무게가 미리 설정된 설정 무게 이상이면, 상기 부하 온도 센서에서 측정된 부하 순환수의 온도와 상기 열원 온도 센서에서 측정된 열원 순환수의 온도를 미리 설정된 설정 온도 범위와 비교하고, 상기 압축기의 흡입측 냉매의 과열도를 미리 설정된 과열도 상한값과 미리 설정된 과열도 하한값과 비교하여, 상기 냉매 충전 밸브, 상기 냉방용 냉매 배출 밸브 및 상기 난방용 냉매 배출 밸브의 개도를 제어하는 제어부를 포함한다.A heat pump system capable of automatic refrigerant charging according to another aspect of the present invention includes a compressor, a four-way valve, an expansion valve, a load heat exchanger serving as a condenser during heating operation, and a heat source heat exchanger serving as a condenser during cooling operation. In the system, a load temperature sensor for measuring the temperature of the load circulating water flowing into the load heat exchanger, a heat source temperature sensor for measuring the temperature of the heat source circulating water flowing into the heat source heat exchanger, and evaporation of the refrigerant sucked into the compressor An evaporation pressure sensor that measures pressure, an evaporation temperature sensor that measures the evaporation temperature of the refrigerant sucked into the compressor, and a refrigerant for supplying to the suction passage of the compressor are stored, and the refrigerant discharged from the discharge side of the condenser is stored. A refrigerant charging channel configured to supply the refrigerant stored in the refrigerant charging tank to the suction channel of the compressor during cooling or heating operation by connecting the refrigerant charging tank to the refrigerant charging tank and the suction flow path of the compressor; For cooling formed to be branched from a flow path connecting the heat source heat exchanger and the expansion valve to be connected to the refrigerant charging tank to discharge at least a part of the refrigerant discharged from the heat source heat exchanger to the refrigerant charging tank during cooling operation and when the refrigerant is discharged Branched from a refrigerant discharge flow path and a flow path connecting the load heat exchanger and the expansion valve and connected to the refrigerant charging tank, at least a portion of the refrigerant discharged from the load heat exchanger during heating operation and discharging the refrigerant is transferred to the refrigerant charging tank. A heating refrigerant discharge passage formed to discharge, a refrigerant charging valve installed in the refrigerant charging passage, a cooling refrigerant discharge valve installed in the cooling refrigerant discharge passage, a heating refrigerant discharge valve installed in the heating refrigerant discharge passage, and the refrigerant A refrigerant weight sensor installed in the charging tank to measure the weight of the refrigerant stored in the refrigerant charging tank, a leakage alarm device notifying the leakage of the refrigerant, and the weight of the refrigerant measured by the refrigerant weight sensor is equal to or greater than a preset set weight If, the load temperature The temperature of the load circulating water measured by the sensor and the temperature of the heat source circulating water measured by the heat source temperature sensor are compared with a preset temperature range, and the superheat degree of the suction side refrigerant of the compressor is compared with a preset superheat upper limit value and a preset And a control unit for controlling an opening degree of the refrigerant charging valve, the cooling refrigerant discharge valve, and the heating refrigerant discharge valve, compared with the superheat lower limit value.

본 발명에 따른 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템의 제어방법은, 냉매 충전 탱크에 저장된 냉매의 무게를 미리 설정된 설정 무게와 비교하는 무게 비교 단계와; 상기 냉매의 무게가 상기 설정 무게 이상이면, 부하 열교환기로 유입되는 부하 순환수의 온도와 열원 열교환기로 유입되는 열원 순환수의 온도를 미리 설정된 설정 온도 범위와 비교하는 온도 비교 단계와; 상기 부하 순환수의 온도와 상기 열원 순환수의 온도가 상기 설정 온도 범위 이내이면, 압축기의 흡입측 냉매의 과열도를 미리 설정된 제1과열도 상한값과 제1과열도 하한값과 비교하는 과열도 비교 단계와; 상기 냉매의 과열도가 상기 제1과열도 상한값 이상이면, 상기 냉매 충전 탱크와 상기 압축기의 흡입유로를 연결하는 냉매 충전 유로에 설치된 냉매 충전 밸브를 미리 설정된 충전시간동안 개방시켜, 상기 냉매 충전 탱크의 냉매를 상기 압축기의 흡입유로로 충전시키는 냉매 충전 단계와; 상기 냉매의 과열도가 상기 제1과열도 하한값 이하이면, 상기 냉매 충전 탱크와 응축기의 토출유로를 연결하는 냉매 방출 유로에 설치된 냉매 방출 밸브를 미리 설정된 방출시간동안 개방시켜, 상기 응축기의 토출유로로부터 상기 냉매 충전 탱크로 냉매를 방출시키는 냉매 방출 단계를 포함한다. The control method of a heat pump system capable of automatic refrigerant charging according to the present invention includes a weight comparison step of comparing a weight of a refrigerant stored in a refrigerant charging tank with a preset weight; A temperature comparison step of comparing a temperature of the load circulating water flowing into the load heat exchanger and a temperature of the heat source circulating water flowing into the heat source heat exchanger with a preset set temperature range when the weight of the refrigerant is greater than the set weight; If the temperature of the load circulating water and the temperature of the heat source circulating water are within the set temperature range, a superheat degree comparison step of comparing the superheat degree of the suction side refrigerant of the compressor with a preset first superheat upper limit value and a first superheat lower limit value Wow; When the superheat of the refrigerant is greater than or equal to the first superheat upper limit, the refrigerant charging valve installed in the refrigerant charging passage connecting the refrigerant charging tank and the suction passage of the compressor is opened for a preset charging time, and the refrigerant charging tank is A refrigerant charging step of charging a refrigerant into the suction passage of the compressor; When the superheat of the refrigerant is less than the first superheat lower limit, the refrigerant discharge valve installed in the refrigerant discharge passage connecting the refrigerant charging tank and the discharge passage of the condenser is opened for a preset discharge time, and from the discharge passage of the condenser. And discharging the refrigerant to the refrigerant charging tank.

상기 충전시간이 경과하면 상기 냉매 충전 밸브를 차폐시키고, 미리 설정된 작동시간이 경과한 이후 상기 냉매의 과열도가 상기 제1과열도 상한값보다 낮게 설정된 제2과열도 상한값 이상이면, 상기 냉매 충전 밸브를 상기 충전시간동안 다시 개방시켜 냉매를 재충전시키는 재충전 단계를 더 포함한다.When the charging time has elapsed, the refrigerant charging valve is closed, and if the superheat of the refrigerant is equal to or greater than the second superheating upper limit value set lower than the first superheating upper limit value after the preset operation time has elapsed, the refrigerant charging valve is closed. It further includes a recharging step of recharging the refrigerant by opening again during the charging time.

상기 방출시간이 경과하면, 상기 냉매 방출 밸브를 차폐시키고, 미리 설정된 작동시간이 경과한 이후, 상기 냉매의 과열도가 상기 제1과열도 하한값보다 소정의 값만큼 높게 설정된 제2과열도 하한값 이하이면, 상기 냉매 방출 밸브를 상기 방출시간동안 다시 개방시켜 냉매를 재방출하는 재방출 단계를 더 포함한다.When the discharge time elapses, the refrigerant discharge valve is closed, and after the predetermined operation time elapses, if the superheat of the refrigerant is higher than the first superheat lower limit by a predetermined value and is less than or equal to the second superheat lower limit value And a re-discharging step of re-discharging the refrigerant by opening the refrigerant discharging valve again during the discharging time.

상기 냉매의 무게가 상기 설정 무게 미만이고, 미리 설정된 최소값 이상이면, 냉매 누설을 표시하고, 상기 냉매의 무게가 상기 설정 무게 미만이고, 상기 최소값 미만이면, 냉매 누설을 표시하고 상기 히트펌프 시스템의 작동을 정지시킨다. When the weight of the refrigerant is less than the set weight and is more than a preset minimum value, a refrigerant leakage is displayed, and when the weight of the refrigerant is less than the set weight and less than the minimum value, a refrigerant leakage is displayed and the heat pump system operates. Stop.

본 발명은, 히트펌프 시스템을 운전하는 동안 냉매의 과열도가 미리 설정된 최적 과열도 범위를 벗어나면, 냉매 충전 탱크로부터 압축기의 흡입측으로 냉매를 자동으로 충전시키거나, 응축기의 토출측으로부터 상기 냉매 충전 탱크로 냉매를 자동으로 방출시킬 수 있으므로, 냉매의 과열도를 최적 과열도 범위로 유지할 수 있다.In the present invention, when the superheat degree of the refrigerant is outside the preset optimum superheat degree range while operating the heat pump system, the refrigerant is automatically charged from the refrigerant charging tank to the suction side of the compressor, or the refrigerant charging tank from the discharge side of the condenser. Since the furnace can automatically discharge the refrigerant, the superheat degree of the refrigerant can be maintained in the optimum superheat degree range.

또한, 부하 순환수의 온도와 열원 순환수의 온도를 미리 설정된 설정 온도 범위 이내인 경우에만 과열도에 따라 냉매 충전 또는 냉매 방출을 수행함으로써, 냉매 부족이나 냉매 과충전으로 인한 과열도 증가 또는 감소를 해결할 수 있다. In addition, refrigerant charging or refrigerant discharge is performed according to the superheat only when the temperature of the load circulating water and the temperature of the heat source circulating water are within a preset temperature range, thereby solving the increase or decrease in superheat due to insufficient refrigerant or overcharging. I can.

또한, 냉매 충전 탱크의 무게를 모니터링함으로써, 히트펌프 시스템상에서 냉매의 누설로 인한 과열도 증가를 구분할 수 있고, 냉매의 누설시 누설 경보를 발생시키고 시스템을 정지시킬 수 있다. In addition, by monitoring the weight of the refrigerant charging tank, it is possible to distinguish an increase in overheating due to leakage of the refrigerant in the heat pump system, and when the refrigerant leaks, a leakage alarm can be generated and the system can be stopped.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템의 냉방 운전시 냉매 충전을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템의 냉방 운전시 냉매 방출을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템의 난방 운전시 냉매 충전을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템의 난방 운전시 냉매 방출을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템의 냉방 운전시 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템의 난방 운전시 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
1 is a view showing charging of a refrigerant during cooling operation of a heat pump system capable of automatically charging a refrigerant according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing refrigerant discharge during a cooling operation of a heat pump system capable of automatic refrigerant charging according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing charging of a refrigerant during a heating operation of a heat pump system capable of automatically charging a refrigerant according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing refrigerant discharge during a heating operation of a heat pump system capable of automatic refrigerant charging according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a control method during cooling operation of a heat pump system capable of automatically charging a refrigerant according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a control method during heating operation of a heat pump system capable of automatically charging a refrigerant according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템의 냉방 운전시 냉매 충전을 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템의 냉방 운전시 냉매 방출을 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템의 난방 운전시 냉매 충전을 나타낸 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템의 난방 운전시 냉매 방출을 나타낸 도면이다.1 is a view showing charging of a refrigerant during cooling operation of a heat pump system capable of automatically charging a refrigerant according to an embodiment of the present invention. 2 is a view showing refrigerant discharge during a cooling operation of a heat pump system capable of automatic refrigerant charging according to an embodiment of the present invention. 3 is a view showing charging of a refrigerant during a heating operation of a heat pump system capable of automatically charging a refrigerant according to an embodiment of the present invention. 4 is a view showing refrigerant discharge during a heating operation of a heat pump system capable of automatic refrigerant charging according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템은, 압축기(10), 부하 열교환기(20), 열원 열교환기(30), 팽창밸브(40), 사방밸브(50), 냉매 충전 탱크(60), 냉매 유로 및 제어부(미도시)를 포함한다.1 to 4, a heat pump system capable of automatically charging a refrigerant according to an embodiment of the present invention includes a compressor 10, a load heat exchanger 20, a heat source heat exchanger 30, and an expansion valve 40. , A four-way valve 50, a refrigerant charging tank 60, a refrigerant flow path and a control unit (not shown).

상기 부하 열교환기(20)는, 상기 히트펌프 시스템을 순환하는 냉매와 부하 순환수를 열교환시키는 열교환기이다. 상기 부하 열교환기(20)는 난방 운전시 냉매를 응축시키는 응축기 역할을 하고, 냉방 운전시 냉매를 증발시키는 증발기 역할을 한다. 상기 부하 순환수는 상기 냉매로부터 열을 흡수하거나 상기 냉매에 열을 빼앗겨 냉,난방 부하측에 열전달하는 열매체이다. The load heat exchanger 20 is a heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant circulating in the heat pump system and the load circulating water. The load heat exchanger 20 serves as a condenser for condensing the refrigerant during heating operation and serves as an evaporator for evaporating the refrigerant during cooling operation. The load circulating water is a heat medium that absorbs heat from the refrigerant or takes heat from the refrigerant to transfer heat to the cooling/heating load side.

상기 부하 열교환기(20)의 흡입측에는 부하 순환수가 유입되는 부하 열교환기 흡입유로(201)가 연결되고, 상기 부하 열교환기(20)의 토출측에는 부하 순환수가 토출되는 부하 열교환기 토출유로(202)가 연결된다. A load heat exchanger suction passage 201 through which load circulating water is introduced is connected to the suction side of the load heat exchanger 20, and a load heat exchanger discharge passage 202 through which load circulating water is discharged to the discharge side of the load heat exchanger 20 Is connected.

상기 부하 열교환기 흡입유로(201)에는 제1온도 센서(81)가 설치된다. 이하, 상기 제1온도 센서(81)는, 상기 부하 열교환기(20)로 유입되는 부하 순환수의 온도를 측정하는 부하 온도 센서(81)라고 한다.A first temperature sensor 81 is installed in the suction passage 201 of the load heat exchanger. Hereinafter, the first temperature sensor 81 is referred to as a load temperature sensor 81 that measures the temperature of the load circulating water flowing into the load heat exchanger 20.

상기 부하 열교환기 토출유로(202)에는 제2온도 센서(82)가 설치된다. 상기 제2온도 센서(82)는 상기 부하 열교환기(20)에서 토출되는 부하 순환수의 온도를 측정한다. A second temperature sensor 82 is installed in the load heat exchanger discharge passage 202. The second temperature sensor 82 measures the temperature of the load circulating water discharged from the load heat exchanger 20.

상기 열원 열교환기(30)는, 상기 히트펌프 시스템을 순환하는 냉매와 열원 순환수를 열교환시키는 열교환기이다. 상기 열원 열교환기(30)는 난방 운전시 냉매를 증발시키는 증발기 역할을 하고, 냉방 운전시 냉매를 응축시키는 응축기 역할을 한다.The heat source heat exchanger 30 is a heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant circulating in the heat pump system and the heat source circulating water. The heat source heat exchanger 30 serves as an evaporator for evaporating the refrigerant during a heating operation, and serves as a condenser for condensing the refrigerant during a cooling operation.

상기 열원 열교환기(30)의 흡입측에는 열원 순환수가 유입되는 열원 열교환기 흡입유로(203)가 연결되고, 상기 열원 열교환기(30)의 토출측에는 열원 순환수가 토출되는 열원 열교환기 토출유로(204)가 연결된다. A heat source heat exchanger suction passage 203 through which heat source circulating water is introduced is connected to the suction side of the heat source heat exchanger 30, and a heat source heat exchanger discharge passage 204 through which heat source circulated water is discharged to the discharge side of the heat source heat exchanger 30 Is connected.

상기 열원 열교환기 흡입유로(203)에는 제3온도 센서(82)가 설치된다. 이하, 상기 제3온도 센서(83)는, 상기 열원 열교환기(30)로 유입되는 열원 순환수의 온도를 측정하는 열원 온도 센서(83)라고 한다.A third temperature sensor 82 is installed in the heat source heat exchanger suction passage 203. Hereinafter, the third temperature sensor 83 is referred to as a heat source temperature sensor 83 that measures the temperature of the heat source circulating water flowing into the heat source heat exchanger 30.

상기 열원 열교환기 토출유로(204)에는 제4온도 센서(84)가 설치된다. 상기 제4온도 센서(84)는 상기 열원 열교환기(30)에서 토출되는 열원 순환수의 온도를 측정한다.A fourth temperature sensor 84 is installed in the heat source heat exchanger discharge passage 204. The fourth temperature sensor 84 measures the temperature of the heat source circulating water discharged from the heat source heat exchanger 30.

상기 냉매 유로는, 상기 압축기(10)의 흡입유로(11), 상기 압축기(10)의 토출유로(12), 제1냉매 유로(21), 제2냉매 유로(22), 제3냉매 유로(23), 제4냉매 유로(24)를 포함한다. The refrigerant flow path includes a suction flow path 11 of the compressor 10, a discharge flow path 12 of the compressor 10, a first refrigerant flow path 21, a second refrigerant flow path 22, and a third refrigerant flow path ( 23), and a fourth refrigerant passage 24.

상기 압축기(10)의 토출유로(12)에는 상기 압축기(10)에서 토출되는 냉매의 온도를 측정하는 제5온도 센서(85)가 설치된다.A fifth temperature sensor 85 for measuring the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 10 is installed in the discharge passage 12 of the compressor 10.

상기 압축기(10)의 흡입유로(11)에는 상기 압축기(10)로 흡입되는 냉매의 온도를 측정하는 제6온도 센서(86)가 설치된다. 이하, 상기 제6온도 센서(86)는, 상기 압축기(10)로 흡입되는 냉매의 증발 온도를 측정하는 증발 온도 센서(86)라고 한다. A sixth temperature sensor 86 that measures the temperature of the refrigerant sucked into the compressor 10 is installed in the suction passage 11 of the compressor 10. Hereinafter, the sixth temperature sensor 86 is referred to as an evaporation temperature sensor 86 that measures the evaporation temperature of the refrigerant sucked into the compressor 10.

또한, 상기 압축기(10)의 흡입유로(11)에는 상기 압축기(10)로 흡입되는 냉매의 증발 압력을 측정하는 증발 압력 센서(87)가 설치된다.In addition, an evaporation pressure sensor 87 is installed in the suction passage 11 of the compressor 10 to measure the evaporation pressure of the refrigerant sucked into the compressor 10.

상기 제1냉매 유로(21)는, 상기 사방밸브(50)와 상기 부하 열교환기(20)를 연결하는 유로이다.The first refrigerant passage 21 is a passage connecting the four-way valve 50 and the load heat exchanger 20.

상기 제2냉매 유로(22)는, 상기 부하 열교환기(20)와 상기 팽창밸브(40)를 연결하는 유로이다.The second refrigerant passage 22 is a passage connecting the load heat exchanger 20 and the expansion valve 40.

상기 제3냉매 유로(23)는, 상기 팽창 밸브(40)와 상기 열원 열교환기(30)를 연결하는 유로이다.The third refrigerant flow path 23 is a flow path connecting the expansion valve 40 and the heat source heat exchanger 30.

상기 제4냉매 유로(24)는, 상기 열원 열교환기(30)와 상기 사방밸브(50)를 연결하는 유로이다.The fourth refrigerant flow path 24 is a flow path connecting the heat source heat exchanger 30 and the four-way valve 50.

상기 냉매 충전 탱크(60)는, 상기 압축기(10)의 흡입측과 상기 응축기의 토출측과 연결되고, 내부에 저장된 냉매를 상기 압축기(10)의 흡입측으로 공급하거나 상기 응축기의 토출측으로부터 방출된 냉매를 저장한다. The refrigerant charging tank 60 is connected to the suction side of the compressor 10 and the discharge side of the condenser, and supplies the refrigerant stored therein to the suction side of the compressor 10 or the refrigerant discharged from the discharge side of the condenser. Save it.

상기 냉매 충전 탱크(60)의 토출구에는 냉매 충전 유로(61)가 연결된다.The refrigerant charging flow path 61 is connected to the discharge port of the refrigerant charging tank 60.

상기 냉매 충전 유로(61)는, 상기 냉매 충전 탱크(60)의 토출구와 상기 압축기(10)의 흡입 유로(11)를 연결하여, 냉매 충전시 상기 냉매 충전 탱크(60)에 저장된 냉매를 상기 압축기(10)의 흡입 유로(11)로 공급하도록 형성된다. The refrigerant charging passage 61 connects the discharge port of the refrigerant charging tank 60 and the suction passage 11 of the compressor 10 to transfer the refrigerant stored in the refrigerant charging tank 60 to the compressor. It is formed to supply to the suction flow path 11 of (10).

상기 냉매 충전 유로(61)에는 냉매 충전 밸브(101)가 설치된다. 상기 냉매 충전 밸브(101)는 상기 제어부(미도시)의 제어에 따라 개도율이 제어되는 솔레노이드 밸브이다. 상기 냉매 충전 밸브(101)는 냉방 운전과 난방 운전에 관계없이 냉매 충진시 사용된다.A refrigerant charging valve 101 is installed in the refrigerant charging passage 61. The refrigerant charging valve 101 is a solenoid valve whose opening rate is controlled under control of the controller (not shown). The refrigerant charging valve 101 is used when refrigerant is filled regardless of cooling operation and heating operation.

상기 냉매 충전 유로(61)에는 제1체크 밸브(91)가 설치된다. A first check valve 91 is installed in the refrigerant charging passage 61.

상기 냉매 충전 탱크(60)의 흡입측에는 상기 응축기로부터 냉매를 방출하여 상기 냉매 충전 탱크(60)로 안내하는 냉매 방출 유로가 연결된다. 상기 냉매는 고압측에서 방출시켜야 하기 때문에, 상기 응축기의 토출측에 상기 냉매 방출 유로가 연결된다.A refrigerant discharge passage for discharging the refrigerant from the condenser and guiding the refrigerant to the refrigerant charging tank 60 is connected to the suction side of the refrigerant charging tank 60. Since the refrigerant must be discharged from the high-pressure side, the refrigerant discharge passage is connected to the discharge side of the condenser.

상기 냉매 방출 유로는, 냉방용 냉매 방출 유로(71)와 난방용 냉매 방출 유로(72)를 포함한다.The refrigerant discharge passage includes a cooling refrigerant discharge passage 71 and a heating refrigerant discharge passage 72.

상기 냉방용 냉매 방출 유로(71)는, 상기 열원 열교환기(30)와 상기 팽창밸브(40)를 연결하는 상기 제3냉매 유로(23)에서 분기되어 상기 냉매 충전 탱크(60)의 흡입유로로 연결된다. 상기 냉방용 냉매 방출 유로(71)는, 냉방 운전이고 냉매 방출시 상기 열원 열교환기(30)에서 토출되는 냉매 중 적어도 일부를 상기 냉매 충전 탱크(60)로 방출하도록 안내하는 유로이다.The cooling refrigerant discharge passage 71 is branched from the third refrigerant passage 23 connecting the heat source heat exchanger 30 and the expansion valve 40 to a suction passage of the refrigerant charging tank 60. Connected. The cooling refrigerant discharge passage 71 is a passage for guiding to discharge at least some of the refrigerant discharged from the heat source heat exchanger 30 to the refrigerant charging tank 60 during cooling operation and when the refrigerant is discharged.

상기 냉방용 냉매 방출 유로(71)에는 냉방용 냉매 방출 밸브(103)가 설치된다. 상기 냉방용 냉매 방출 밸브(103)는 상기 제어부(미도시)의 제어에 따라 개도율이 제어되는 솔레노이드 밸브이다. 상기 냉방용 냉매 방출 밸브(103)는 냉방 운전시에만 사용된다.A cooling refrigerant discharge valve 103 is installed in the cooling refrigerant discharge passage 71. The cooling refrigerant discharge valve 103 is a solenoid valve whose opening rate is controlled under the control of the controller (not shown). The cooling refrigerant discharge valve 103 is used only during cooling operation.

상기 난방용 냉매 방출 유로(72)는, 상기 부하 열교환기(20)와 상기 팽창밸브(40)를 연결하는 제2냉매 유로(22)에서 분기되어 상기 냉매 충전 탱크(60)의 흡입유로로 연결된다. 상기 난방용 냉매 방출 유로(72)는, 난방 운전이고 냉매 방출시 상기 부하 열교환기(20)에서 토출되는 냉매 중 적어도 일부를 상기 냉매 충전 탱크(60)로 방출하도록 안내하는 유로이다.The heating refrigerant discharge passage 72 is branched from the second refrigerant passage 22 connecting the load heat exchanger 20 and the expansion valve 40 and is connected to the suction passage of the refrigerant charging tank 60. . The heating refrigerant discharge passage 72 is a passage for guiding to discharge at least a part of the refrigerant discharged from the load heat exchanger 20 to the refrigerant charging tank 60 during heating operation and when the refrigerant is discharged.

상기 난방용 냉매 방출 유로(72)에는 난방용 냉매 방출 밸브(102)가 설치된다. 상기 난방용 냉매 방출 밸브(102)는 상기 제어부(미도시)의 제어에 따라 개도율이 제어되는 솔레노이드 밸브이다. 상기 난방용 냉매 방출 밸브(102)는 난방 운전시에만 사용된다. A heating refrigerant discharge valve 102 is installed in the heating refrigerant discharge passage 72. The heating refrigerant discharge valve 102 is a solenoid valve whose opening rate is controlled under control of the controller (not shown). The heating refrigerant discharge valve 102 is used only during heating operation.

상기 냉매 충전 탱크(60)의 흡입유로에는 제2체크 밸브(92)가 설치된다. A second check valve 92 is installed in the suction passage of the refrigerant charging tank 60.

또한, 상기 냉매 충전 탱크(60)에는 냉매 무게 센서(88)가 설치된다.In addition, a refrigerant weight sensor 88 is installed in the refrigerant charging tank 60.

상기 냉매 무게 센서(88)는, 상기 냉매 충전 탱크(60)의 하부에 설치되어, 상기 냉매 충전 탱크(60)에 저장된 냉매의 무게를 측정하기 위한 센서이다. 비어있는 상기 냉매 충전 탱크(60)의 무게를 원점으로 세팅하면, 상기 냉매 충전 탱크(60)의 내부에 저장된 냉매의 무게를 측정할 수 있다. The refrigerant weight sensor 88 is a sensor installed below the refrigerant charging tank 60 to measure the weight of the refrigerant stored in the refrigerant charging tank 60. When the weight of the empty refrigerant charging tank 60 is set as the origin, the weight of the refrigerant stored in the refrigerant charging tank 60 can be measured.

상기 제어부(미도시)는, 상기 증발 압력 센서(87)에서 측정된 증발 압력과 상기 증발 온도 센서(86)에서 측정된 증발 온도에 따라 상기 압축기(10)의 흡입측 냉매의 과열도를 계산한다. The control unit (not shown) calculates the superheat degree of the refrigerant at the suction side of the compressor 10 according to the evaporation pressure measured by the evaporation pressure sensor 87 and the evaporation temperature measured by the evaporation temperature sensor 86. .

또한, 상기 제어부(미도시)는, 상기 부하 온도 센서(81)에서 측정된 부하 순환수의 온도와 상기 열원 온도 센서(83)에서 측정된 열원 순환수의 온도를 미리 설정된 설정 온도 범위와 비교한다. 여기서, 상기 설정 온도 범위는 냉방 운전과 난방 운전에 따라 다르게 설정된다. In addition, the controller (not shown) compares the temperature of the load circulating water measured by the load temperature sensor 81 and the temperature of the heat source circulating water measured by the heat source temperature sensor 83 with a preset temperature range. . Here, the set temperature range is set differently according to the cooling operation and the heating operation.

상기 제어부(미도시)는, 상기 부하 순환수의 온도, 상기 열원 순환수의 온도, 상기 냉매의 과열도에 따라 냉매 충전이 필요한 지, 냉매 방출이 필요한지를 판단하고, 상기 냉매 충전 밸브(101), 상기 난방용 냉매 방출 밸브(102) 및 상기 냉방용 냉매 방출 밸브(103)의 개도를 제어한다. The control unit (not shown) determines whether refrigerant charging or discharging is necessary according to the temperature of the load circulating water, the temperature of the heat source circulating water, and the superheat degree of the refrigerant, and the refrigerant charging valve 101 , Controls the opening degrees of the heating refrigerant discharge valve 102 and the cooling refrigerant discharge valve 103.

또한, 상기 히트펌프 시스템은, 냉매의 누설을 알리는 누설 경보 장치(미도시)를 더 포함한다. 상기 누설 경보 장치는 경보음을 발생하거나 경보 메시지를 관리자나 관리사무소의 단말기로 전송할 수 있다.In addition, the heat pump system further includes a leakage warning device (not shown) for notifying leakage of the refrigerant. The leakage alarm device may generate an alarm sound or transmit an alarm message to an administrator or a terminal of a management office.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템의 작동과 제어방법을 설명하면 다음과 같다.The operation and control method of the heat pump system capable of automatic refrigerant charging according to an embodiment of the present invention configured as described above will be described as follows.

먼저, 냉방 운전시 냉매 충전 또는 냉매 방출에 대해 설명한다. First, refrigerant charging or refrigerant discharge during cooling operation will be described.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템의 냉방 운전시 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 5 is a flowchart illustrating a control method during cooling operation of a heat pump system capable of automatically charging a refrigerant according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 상기 제어부(미도시)가 상기 압축기(10)를 기동시킨다.(S11)5, the controller (not shown) starts the compressor 10 (S11).

상기 압축기(10)를 기동시킨 후 미리 설정된 설정 시간이 경과하는 지 판단한다. (S12) After starting the compressor 10, it is determined whether a preset time has elapsed. (S12)

여기서, 상기 설정 시간은 약 5분인 것으로 예를 들어 설명한다.Here, the setting time is described as an example as about 5 minutes.

상기 5분이 경과하면, 상기 냉매 무게 센서(88)가 측정한 냉매의 무게를 미리 설정된 설정 무게와 비교하는 무게 비교 단계를 수행한다. (S13)When the 5 minutes elapse, a weight comparison step of comparing the weight of the refrigerant measured by the refrigerant weight sensor 88 with a preset weight is performed. (S13)

여기서, 상기 설정 무게는 약 3kg인 것으로 예를 들어 설명한다. Here, the set weight is described as an example as about 3 kg.

상기 무게 비교 단계에서 상기 냉매의 무게가 상기 설정 무게 이상이면, 상기 부하 순환수의 온도와 상기 열원 순환수의 온도를 상기 설정 온도 범위와 비교하는 온도 비교 단계를 수행한다. (S14)When the weight of the refrigerant is greater than or equal to the set weight in the weight comparison step, a temperature comparison step of comparing the temperature of the load circulating water and the temperature of the heat source circulating water with the set temperature range is performed. (S14)

여기서, 상기 설정 온도 범위는 냉방 운전과 난방 운전에 따라 다르게 설정된다. 냉방 운전시 설정된 냉방 설정 온도 범위는 상기 부하 순환수의 온도는 15 내지 35℃이고, 상기 열원 순환수의 온도는 12 내지 15℃인 것으로 예를 들어 설명한다. Here, the set temperature range is set differently according to the cooling operation and the heating operation. In the cooling setting temperature range set during the cooling operation, the temperature of the load circulating water is 15 to 35°C, and the temperature of the heat source circulating water is 12 to 15°C.

상기 온도 비교 단계에서 상기 부하 순환수의 온도가 15 내지 35℃ 범위 이내이고, 상기 열원 순환수의 온도가 12 내지 15℃ 범위 이내이면, 부하 순환수의 온도나 열원 순환수의 온도가 시스템의 안전 운전 조건 범위이므로, 부하나 열원에 따른 과열도 변화는 없을 것으로 판단할 수 있다.In the temperature comparison step, if the temperature of the load circulating water is within the range of 15 to 35°C and the temperature of the heat source circulating water is within the range of 12 to 15°C, the temperature of the load circulating water or the temperature of the heat source circulating water is system safety. Since it is an operating condition range, it can be determined that there is no change in superheat degree according to the load or heat source.

따라서, 상기 부하 순환수의 온도와 상기 열원 순환수의 온도가 상기 냉방 설정 온도 범위 이내이면, 상기 압축기(10)의 흡입측 냉매의 과열도를 미리 설정된 제1과열도 상한값과 비교하는 과열도 비교 단계를 수행한다.(S15)Accordingly, when the temperature of the load circulating water and the temperature of the heat source circulating water are within the cooling set temperature range, the superheat degree of the suction side refrigerant of the compressor 10 is compared with a preset first superheat degree upper limit value. Perform the step (S15)

여기서, 상기 제1과열도 상한값은 약 6K인 것으로 예를 들어 설명한다. Here, the first superheat upper limit is described as an example of about 6K.

상기 냉매의 과열도가 상기 제1과열도 상한값 이상이면, 상기 히트펌프 시스템을 순환하는 냉매량이 부족하다고 판단할 수 있다.When the superheat of the refrigerant is equal to or greater than the first superheat upper limit, it may be determined that the amount of refrigerant circulating through the heat pump system is insufficient.

상기 제어부(미도시)는, 상기 냉매 충전 밸브(101)를 미리 설정된 충전시간 동안 개방시켜, 상기 냉매 충전 탱크(60)에 저장된 냉매를 상기 압축기(10)의 흡입 유로(11)로 공급하여 냉매를 충전시킨다.(S16)The control unit (not shown) opens the refrigerant charging valve 101 for a preset charging time, and supplies the refrigerant stored in the refrigerant charging tank 60 to the suction passage 11 of the compressor 10 Charge the (S16)

여기서, 상기 충전시간은 약 2초인 것으로 예를 들어 설명한다. Here, the charging time is described as an example as about 2 seconds.

상기 냉매 충전 밸브(101)의 개도율은 상기 과열도에 따라 다르게 미리 설정될 수 있다. The opening rate of the refrigerant charging valve 101 may be preset differently according to the superheat degree.

이 때, 상기 제어부(미도시)는, 상기 난방용 냉매 방출 밸브(102)와 상기 냉방용 냉매 방출 밸브(103)는 차폐시킨다. At this time, the control unit (not shown) shields the heating refrigerant discharge valve 102 and the cooling refrigerant discharge valve 103.

상기 충전시간이 경과하면, 상기 냉매 충전 밸브(101)를 차폐시킨다.When the charging time elapses, the refrigerant charging valve 101 is closed.

이후, 상기 히트펌프 시스템의 작동을 유지하면서, 미리 설정된 작동시간을 경과하는지 여부를 판단한다.(S17)Thereafter, while maintaining the operation of the heat pump system, it is determined whether or not a preset operation time has elapsed (S17).

여기서, 상기 작동시간은 약 60초인 것으로 예를 들어 설명한다. Here, the operation time is described as an example as about 60 seconds.

상기 작동시간이 경과하면, 상기 압축기(10)의 흡입측 냉매의 과열도를 다시 계산하여, 상기 냉매의 과열도를 상기 제1과열도 상한값보다 소정값만큼 낮게 설정된 제2과열도 상한값과 비교한다. (S18)When the operation time elapses, the superheat degree of the suction side refrigerant of the compressor 10 is recalculated, and the superheat degree of the refrigerant is compared with a second superheat degree upper limit set lower by a predetermined value than the first superheat upper limit value. . (S18)

여기서, 상기 제2과열도 상한값은 약 5K인 것으로 예를 들어 설명한다. Here, the upper limit of the second superheat is described as an example of about 5K.

상기 제어부(미도시)는, 상기 냉매의 과열도가 상기 제2과열도 상한값 이상이면, 과열도가 충분히 낮아지지 않았다고 판단하여, 상기 냉매 충전 밸브(101)를 상기 충전시간동안 다시 개방시켜 냉매를 재충전시킨다.If the superheat of the refrigerant is equal to or greater than the second superheat upper limit, the control unit (not shown) determines that the superheat has not been sufficiently lowered, and opens the refrigerant charging valve 101 again during the charging time to release the refrigerant. Recharge.

한편, 상기 냉매의 과열도가 상기 제2과열도 상한값 미만이면, 상기 온도 비교단계(S14)부터 다시 수행할 수 있다.On the other hand, if the superheat of the refrigerant is less than the upper limit of the second superheat, the temperature comparison step (S14) may be performed again.

한편, 상기 무게 비교 단계(S13)에서 상기 냉매의 무게가 상기 설정 무게 미만이면, 상기 냉매의 무게를 상기 설정 무게보다 낮게 설정된 최소값과 비교한다.(S23)On the other hand, if the weight of the refrigerant is less than the set weight in the weight comparison step (S13), the weight of the refrigerant is compared with a minimum value set lower than the set weight (S23)

상기 냉매의 무게가 상기 최소값 이상이면, 상기 누설 경보 장치(미도시)를 작동시켜 냉매의 누설을 알린다.(S24)When the weight of the refrigerant is more than the minimum value, the leakage alarm device (not shown) is operated to notify the leakage of the refrigerant (S24).

상기 냉매의 무게가 상기 최소값 미만이면, 상기 누설 경보 장치(미도시)를 작동시켜 냉매의 누설을 알리고(S25), 상기 히트펌프 시스템의 작동을 정지시킨다.(S26) When the weight of the refrigerant is less than the minimum value, the leakage alarm device (not shown) is operated to notify the leakage of the refrigerant (S25), and the operation of the heat pump system is stopped (S26).

따라서, 상기 냉매 충전 탱크(60)의 내부에 저장된 냉매량에 따라 냉매의 누설 여부를 확인할 수 있으며, 상기 냉매의 무게가 상기 최소값 미만이면 냉매의 누설이 심각하다고 판단하여 상기 히트펌프 시스템의 작동을 정지시킬 수 있다.Therefore, it is possible to check whether the refrigerant leaks according to the amount of refrigerant stored in the refrigerant charging tank 60, and if the weight of the refrigerant is less than the minimum value, it is determined that the refrigerant leakage is serious and the operation of the heat pump system is stopped. I can make it.

한편, 상기 온도 비교 단계(S14)에서 상기 부하 순환수의 온도가 15 내지 35℃ 범위 이내이고, 상기 열원 순환수의 온도가 12 내지 15℃ 범위를 벗어나면, 부하 순환수의 온도나 열원 순환수의 온도가 냉방 운전을 위한 시스템의 안전 운전 조건 범위를 벗어나서 과열도가 안정되지 않았다고 판단하여, 냉매의 충진과 방출을 시행하지 않는다. On the other hand, in the temperature comparison step (S14), if the temperature of the load circulating water is within the range of 15 to 35°C, and the temperature of the heat source circulating water is out of the range of 12 to 15°C, the temperature of the load circulating water or the heat source circulating water It is determined that the superheat degree is not stable because the temperature of is out of the range of the safe operating conditions of the system for cooling operation, and the refrigerant is not charged and discharged.

한편, 상기 과열도 비교 단계(S15)에서 상기 냉매의 과열도가 상기 제1과열도 상한값 미만이면, 상기 냉매의 과열도를 미리 설정된 제1과열도 하한값과 비교한다.(S19)Meanwhile, if the superheat degree of the refrigerant is less than the first superheat upper limit value in the superheat comparison step (S15), the superheat degree of the refrigerant is compared with a preset first superheat lower limit value (S19).

상기 냉매의 과열도가 상기 제1과열도 하한값 이하이면, 상기 히트펌프 시스템을 순환하는 냉매량이 과다하다고 판단한다.When the superheat of the refrigerant is less than or equal to the first superheat lower limit, it is determined that the amount of refrigerant circulating through the heat pump system is excessive.

따라서, 상기 제어부(미도시)는, 상기 냉방용 냉매 방출 밸브(103)를 미리 설정된 방출시간동안 개방시켜, 상기 열원 열교환기(30)에서 토출된 냉매 중 적어도 일부를 상기 팽창밸브(40)로 유입되기 이전에 상기 냉매 충전 탱크(60)로 방출한다.(S20)Accordingly, the control unit (not shown) opens the cooling refrigerant discharge valve 103 for a preset discharge time, and transfers at least a portion of the refrigerant discharged from the heat source heat exchanger 30 to the expansion valve 40. It is discharged to the refrigerant charging tank 60 before it is introduced (S20).

냉방 운전시에는 상기 열원 열교환기(30)가 응축기 역할을 하기 때문에, 상기 열원 열교환기(30)에서 토출된 냉매를 방출시킨다.During cooling operation, since the heat source heat exchanger 30 serves as a condenser, the refrigerant discharged from the heat source heat exchanger 30 is discharged.

여기서, 상기 방출시간은 약 2초인 것으로 예를 들어 설명한다.Here, the release time is described as an example as about 2 seconds.

상기 냉방용 냉매 방출 밸브(103)의 개도율은 상기 과열도에 따라 다르게 미리 설정되거나, 상기 과열도에 따라 제어가능하다.The opening rate of the cooling refrigerant discharge valve 103 may be preset differently according to the superheat degree or controllable according to the superheat degree.

이 때, 상기 제어부(미도시)는, 상기 냉매 충전 밸브(101)와 상기 난방용 냉매 방출 밸브(102)는 차폐시킨다.At this time, the control unit (not shown) shields the refrigerant charging valve 101 and the heating refrigerant discharge valve 102.

상기 방출시간이 경과하면, 상기 냉방용 냉매 방출 밸브(103)를 차폐시킨다.When the discharge time elapses, the cooling refrigerant discharge valve 103 is closed.

이후, 상기 히트펌프 시스템의 작동을 유지하면서, 상기 작동시간을 경과하는지 여부를 판단한다.(S21) Thereafter, while maintaining the operation of the heat pump system, it is determined whether the operation time has elapsed (S21).

상기 작동시간이 경과하면, 상기 압축기(10)의 흡입측 냉매의 과열도를 다시 계산하여, 상기 냉매의 과열도를 상기 제1과열도 하한값보다 소정값만큼 높게 설정된 제2과열도 하한값과 비교한다.(S22)When the operation time elapses, the superheat degree of the suction-side refrigerant of the compressor 10 is recalculated, and the superheat degree of the refrigerant is compared with a second superheat lower limit value set higher than the first superheat lower limit value by a predetermined value. .(S22)

여기서, 상기 제2과열도 하한값은 약 3K인 것으로 예를 들어 설명한다. Here, the second superheat lower limit is described as an example as about 3K.

상기 제어부(미도시)는, 상기 냉매의 과열도가 상기 제2과열도 하한값 이하이면, 과열도가 충분히 높아지지 않았다고 판단하여, 상기 냉방용 냉매 방출 밸브(103)를 상기 방출시간동안 다시 개방시켜 냉매를 재방출시킨다.The control unit (not shown) determines that the superheat degree is not sufficiently high when the superheat degree of the refrigerant is less than the second superheat lower limit value, and opens the cooling refrigerant discharge valve 103 again during the discharge time. Re-discharge the refrigerant.

이후, 상기 냉매의 과열도가 상기 제2과열도 하한값 이상으로 높아지면, 냉매의 방출을 중단하고 상기 온도 비교단계(S14)부터 다시 수행할 수 있다.Thereafter, when the superheat degree of the refrigerant becomes higher than the second superheat degree lower limit value, the discharge of the refrigerant may be stopped and the temperature comparison step (S14) may be performed again.

한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템의 난방 운전시 제어 방법을 나타낸 순서도이다. Meanwhile, FIG. 6 is a flow chart showing a control method during heating operation of a heat pump system capable of automatically charging a refrigerant according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하여, 난방 운전시 냉매 충전과 냉매 방출에 대해 설명한다.With reference to FIG. 6, charging of the refrigerant and discharge of the refrigerant during the heating operation will be described.

먼저, 상기 제어부(미도시)는 상기 압축기(10)를 기동시킨다.(S31)First, the control unit (not shown) starts the compressor 10 (S31).

상기 압축기(10)를 기동시킨 후 미리 설정된 설정 시간이 경과하는지 판단한다.(S32) After starting the compressor 10, it is determined whether a preset set time has elapsed (S32).

여기서, 상기 설정 시간은 약 5분인 것으로 예를 들어 설명한다.Here, the setting time is described as an example as about 5 minutes.

상기 5분이 경과하면, 상기 냉매 무게 센서(88)가 측정한 냉매의 무게를 상기 설정 무게와 비교하는 무게 비교 단계를 수행한다.(S33)When the 5 minutes elapse, a weight comparison step of comparing the weight of the refrigerant measured by the refrigerant weight sensor 88 with the set weight is performed (S33).

여기서, 상기 설정 무게는 약 3kg인 것으로 예를 들어 설명한다. Here, the set weight is described as an example as about 3 kg.

상기 무게 비교 단계에서 상기 냉매의 무게가 상기 설정 무게 이상이면, 상기 부하 순환수의 온도와 상기 열원 순환수의 온도를 상기 설정 온도 범위와 비교하는 온도 비교 단계를 수행한다.(S34)If the weight of the refrigerant is greater than or equal to the set weight in the weight comparison step, a temperature comparison step of comparing the temperature of the load circulating water and the temperature of the heat source circulating water with the set temperature range is performed (S34).

여기서, 상기 설정 온도 범위는 냉방 운전과 난방 운전에 따라 다르게 설정된다. 난방 설정 온도 범위는 상기 부하 순환수의 온도는 5 내지 15℃이고, 상기 열원 순환수의 온도는 40 내지 45℃인 것으로 예를 들어 설명한다.Here, the set temperature range is set differently according to the cooling operation and the heating operation. In the heating setting temperature range, the temperature of the load circulating water is 5 to 15°C, and the temperature of the heat source circulating water is 40 to 45°C.

상기 온도 비교 단계에서 상기 부하 순환수의 온도가 5 내지 15℃ 범위 이내이고, 상기 열원 순환수의 온도가 40 내지 45℃ 범위 이내이면, 부하 순환수의 온도나 열원 순환수의 온도가 난방 운전시 시스템의 안전 운전 조건 범위이므로, 부하나 열원에 따른 과열도 변화는 없을 것으로 판단할 수 있다.In the temperature comparison step, if the temperature of the load circulating water is within the range of 5 to 15°C and the temperature of the heat source circulating water is within the range of 40 to 45°C, the temperature of the load circulating water or the temperature of the heat source circulating water is Since it is the range of the safe operating conditions of the system, it can be determined that there is no change in the superheat degree according to the load or heat source.

따라서, 상기 부하 순환수의 온도와 상기 열원 순환수의 온도가 상기 난방 설정 온도 범위 이내이면, 상기 압축기(10)의 흡입측 냉매의 과열도를 상기 제1과열도 상한값과 비교하는 과열도 비교 단계를 수행한다.(S35)Accordingly, when the temperature of the load circulating water and the temperature of the heat source circulating water are within the heating set temperature range, a superheat degree comparison step of comparing the superheat degree of the suction side refrigerant of the compressor 10 with the first superheat degree upper limit value. Performs. (S35)

상기 냉매의 과열도가 상기 제1과열도 상한값 이상이면, 상기 히트펌프 시스템을 순환하는 냉매량이 부족하다고 판단할 수 있다.If the superheat of the refrigerant is equal to or greater than the first superheat upper limit, it may be determined that the amount of refrigerant circulating through the heat pump system is insufficient.

상기 제어부(미도시)는, 상기 냉매 충전 밸브(101)를 미리 설정된 충전시간 동안 개방시켜, 상기 냉매 충전 탱크(60)에 저장된 냉매를 상기 압축기(10)의 흡입 유로(11)로 공급하여 냉매를 충전시킨다.(S36)The control unit (not shown) opens the refrigerant charging valve 101 for a preset charging time, and supplies the refrigerant stored in the refrigerant charging tank 60 to the suction passage 11 of the compressor 10 Charge the (S36)

상기 냉매 충전 밸브(101)의 개도율은 상기 과열도에 따라 다르게 미리 설정되거나, 상기 과열도에 따라 제어가능하다.The opening rate of the refrigerant charging valve 101 may be preset differently according to the superheat degree or may be controlled according to the superheat degree.

이 때, 상기 제어부(미도시)는, 상기 난방용 냉매 방출 밸브(102)와 상기 냉방용 냉매 방출 밸브(103)는 차폐시킨다. At this time, the control unit (not shown) shields the heating refrigerant discharge valve 102 and the cooling refrigerant discharge valve 103.

상기 충전시간이 경과하면, 상기 냉매 충전 밸브(101)를 차폐시킨다.When the charging time elapses, the refrigerant charging valve 101 is closed.

이후, 상기 히트펌프 시스템의 작동을 유지하면서, 상기 작동시간을 경과하는지 여부를 판단한다.(S37)Thereafter, while maintaining the operation of the heat pump system, it is determined whether the operation time has elapsed (S37).

상기 작동시간이 경과하면, 상기 압축기(10)의 흡입측 냉매의 과열도를 다시 계산하여, 상기 냉매의 과열도를 상기 제1과열도 상한값보다 소정값만큼 낮게 설정된 제2과열도 상한값과 비교한다.(S38)When the operation time elapses, the superheat degree of the suction side refrigerant of the compressor 10 is recalculated, and the superheat degree of the refrigerant is compared with a second superheat degree upper limit set lower by a predetermined value than the first superheat upper limit value. .(S38)

상기 제어부(미도시)는, 상기 냉매의 과열도가 상기 제2과열도 상한값 이상이면, 과열도가 충분히 낮아지지 않았다고 판단하여, 상기 냉매 충전 밸브(101)를 상기 충전시간동안 다시 개방시켜 냉매를 재충전시킨다.If the superheat of the refrigerant is equal to or greater than the second superheat upper limit, the control unit (not shown) determines that the superheat has not been sufficiently lowered, and opens the refrigerant charging valve 101 again during the charging time to release the refrigerant. Recharge.

상기 냉매의 과열도가 상기 제2과열도 상한값 미만이면, 상기 냉매의 과열도가 충분히 낮아졌다고 판단하여 냉매의 충전을 중단하고, 상기 온도 비교단계(S14)부터 다시 수행할 수 있다.If the superheat degree of the refrigerant is less than the upper limit of the second superheat degree, it is determined that the superheat degree of the refrigerant is sufficiently lowered, so that charging of the refrigerant is stopped, and the temperature comparison step (S14) may be performed again.

한편, 상기 무게 비교 단계(S13)에서 상기 냉매의 무게가 상기 설정 무게 미만이면, 상기 냉매의 무게를 상기 설정 무게보다 낮게 설정된 최소값과 비교한다.(S43)On the other hand, when the weight of the refrigerant is less than the set weight in the weight comparison step (S13), the weight of the refrigerant is compared with a minimum value set lower than the set weight (S43)

상기 냉매의 무게가 상기 최소값 이상이면, 상기 누설 경보 장치(미도시)를 작동시켜 냉매의 누설을 알린다.(S44)If the weight of the refrigerant is more than the minimum value, the leakage alarm device (not shown) is operated to notify the leakage of the refrigerant (S44).

상기 냉매의 무게가 상기 최소값 미만이면, 상기 누설 경보 장치(미도시)를 작동시켜 냉매의 누설을 알리고(S45), 상기 히트펌프 시스템의 작동을 정지시킨다.(S46) When the weight of the refrigerant is less than the minimum value, the leakage alarm device (not shown) is operated to notify the leakage of the refrigerant (S45), and the operation of the heat pump system is stopped (S46).

따라서, 상기 냉매 충전 탱크(60)의 내부에 저장된 냉매량에 따라 냉매의 누설 여부를 확인할 수 있으며, 상기 냉매의 무게가 상기 최소값 미만이면 냉매의 누설이 심각하다고 판단하여 냉매의 충전과 방출을 시행하지 않는다.Therefore, it is possible to check whether the refrigerant leaks according to the amount of refrigerant stored in the refrigerant charging tank 60, and if the weight of the refrigerant is less than the minimum value, it is determined that the refrigerant leakage is serious, and charging and discharging of the refrigerant are not performed. Does not.

한편, 상기 온도 비교 단계(S14)에서 상기 부하 순환수의 온도가 5 내지 15℃ 범위 이내이고, 상기 열원 순환수의 온도가 40 내지 45℃ 범위를 벗어나면, 부하 순환수의 온도나 열원 순환수의 온도가 난방 운전을 위한 시스템의 안전 운전 조건 범위를 벗어났다고 판단하여, 상기 히트펌프 시스템의 작동을 정지시킬 수 있다.(S46)On the other hand, in the temperature comparison step (S14), when the temperature of the load circulating water is within the range of 5 to 15°C, and the temperature of the heat source circulating water is out of the range of 40 to 45°C, the temperature of the load circulating water or the heat source circulating water It is determined that the temperature of is out of the range of the safe operation condition of the system for heating operation, and the operation of the heat pump system may be stopped (S46).

한편, 상기 과열도 비교 단계(S35)에서 상기 냉매의 과열도가 상기 제1과열도 상한값 미만이면, 상기 냉매의 과열도를 미리 설정된 제1과열도 하한값과 비교한다.(S39)Meanwhile, if the superheat degree of the refrigerant is less than the first superheat upper limit value in the superheat comparison step S35, the superheat degree of the refrigerant is compared with a preset first superheat lower limit value (S39).

상기 냉매의 과열도가 상기 제1과열도 하한값 이하이면, 상기 히트펌프 시스템을 순환하는 냉매량이 과다하다고 판단한다.When the superheat of the refrigerant is less than or equal to the first superheat lower limit, it is determined that the amount of refrigerant circulating through the heat pump system is excessive.

따라서, 상기 제어부(미도시)는, 상기 난방용 냉매 방출 밸브(102)를 상기 방출시간동안 개방시켜, 상기 부하 열교환기(20)에서 토출된 냉매 중 적어도 일부를 상기 팽창밸브(40)로 유입되기 이전에 상기 냉매 충전 탱크(60)로 방출한다.(S40)Accordingly, the control unit (not shown) opens the heating refrigerant discharge valve 102 for the discharge time, so that at least a portion of the refrigerant discharged from the load heat exchanger 20 flows into the expansion valve 40. Previously, it is discharged to the refrigerant charging tank 60 (S40).

난방 운전시에는 상기 부하 열교환기(20)가 응축기 역할을 하기 때문에, 상기 부하 열교환기(20)에서 토출된 냉매를 방출시킨다.During the heating operation, since the load heat exchanger 20 functions as a condenser, the refrigerant discharged from the load heat exchanger 20 is discharged.

상기 난방용 냉매 방출 밸브(102)의 개도율은 상기 과열도에 따라 다르게 미리 설정되거나, 상기 과열도에 따라 제어가능하다.The opening rate of the heating refrigerant discharge valve 102 may be preset differently according to the superheat degree or controllable according to the superheat degree.

이 때, 상기 제어부(미도시)는, 상기 냉매 충전 밸브(101)와 상기 냉방용 냉매 방출 밸브(103)는 차폐시킨다.At this time, the control unit (not shown) shields the refrigerant charging valve 101 and the cooling refrigerant discharge valve 103.

상기 방출시간이 경과하면, 상기 난방용 냉매 방출 밸브(102)를 차폐시킨다.When the discharge time elapses, the heating refrigerant discharge valve 102 is closed.

이후, 상기 히트펌프 시스템의 작동을 유지하면서, 상기 작동시간을 경과하는지 여부를 판단한다.(S41)Thereafter, while maintaining the operation of the heat pump system, it is determined whether the operation time has elapsed (S41).

상기 작동시간이 경과하면, 상기 압축기(10)의 흡입측 냉매의 과열도를 다시 계산하여, 상기 냉매의 과열도를 상기 제1과열도 하한값보다 소정값만큼 높게 설정된 제2과열도 하한값과 비교한다.(S42)When the operation time elapses, the superheat degree of the suction-side refrigerant of the compressor 10 is recalculated, and the superheat degree of the refrigerant is compared with a second superheat lower limit value set higher than the first superheat lower limit value by a predetermined value. .(S42)

여기서, 상기 제2과열도 하한값은 약 3K인 것으로 예를 들어 설명한다. Here, the second superheat lower limit is described as an example as about 3K.

상기 제어부(미도시)는, 상기 냉매의 과열도가 상기 제2과열도 하한값 이하이면, 과열도가 충분히 높아지지 않았다고 판단하여, 상기 난방용 냉매 방출 밸브(102)를 상기 방출시간동안 다시 개방시켜 냉매를 재방출시킨다.If the superheat of the refrigerant is less than the second superheat lower limit, the control unit (not shown) determines that the superheat has not sufficiently increased, and opens the heating refrigerant discharge valve 102 again for the discharge time. Re-release.

이후, 상기 냉매의 과열도가 상기 제2과열도 하한값 이상으로 높아지면, 냉매의 방출을 중단하고 상기 온도 비교단계(S14)부터 다시 수행할 수 있다.Thereafter, when the superheat degree of the refrigerant becomes higher than the second superheat degree lower limit value, the discharge of the refrigerant may be stopped and the temperature comparison step (S14) may be performed again.

상기와 같이 본 발명의 실시예에서는, 상기 히트펌프 시스템을 운전하는 동안 상기 냉매의 과열도가 미리 설정된 최적 과열도 범위를 벗어나면, 자동으로 상기 냉매 충전 탱크로부터 상기 압축기의 흡입측으로 냉매를 충전시키거나, 상기 응축기의 토출측으로부터 상기 냉매 충전 탱크로 냉매를 방출시킬 수 있으므로, 냉매의 과열도를 최적 과열도 범위로 유지할 수 있다.As described above, in the embodiment of the present invention, when the superheat degree of the refrigerant is out of a preset optimum superheat degree range while operating the heat pump system, the refrigerant is automatically charged from the refrigerant charging tank to the suction side of the compressor. Alternatively, since the refrigerant may be discharged from the discharge side of the condenser to the refrigerant charging tank, the superheat degree of the refrigerant can be maintained within the optimum superheat degree range.

따라서, 냉매 부족 현상으로 인한 시스템의 고장이나 손상을 방지하고, 냉매 과충전도 방지할 수 있다.Accordingly, it is possible to prevent system failure or damage due to a shortage of refrigerant and prevent overcharging of the refrigerant.

또한, 상기 냉매 충전 탱크(60)의 무게를 모니터링함으로써, 상기 히트펌프 시스템상에서 냉매의 누설로 인한 과열도 증가를 구분할 수 있고, 누설 경보를 발생시키고 시스템을 정지시킬 수 있다. In addition, by monitoring the weight of the refrigerant charging tank 60, it is possible to distinguish an increase in the degree of overheating due to leakage of the refrigerant in the heat pump system, and to generate a leakage alarm and stop the system.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

10: 압축기 11: 압축기 흡입유로
12: 압축기 토출유로 20: 부하 열교환기
30: 열원 열교환기 40 팽창밸브
50: 사방밸브 60: 냉매 충전 탱크
61: 냉매 충전 유로 71: 냉방용 냉매 방출 유로
72: 난방용 냉매 방출 유로 88: 냉매 무게 센서
101: 냉매 충전 밸브
102: 난방용 냉매 방출 밸브 103: 냉방용 냉매 방출 밸브
10: compressor 11: compressor suction passage
12: compressor discharge passage 20: load heat exchanger
30: heat source heat exchanger 40 expansion valve
50: four-way valve 60: refrigerant charging tank
61: refrigerant charging passage 71: cooling refrigerant discharge passage
72: refrigerant discharge flow path for heating 88: refrigerant weight sensor
101: refrigerant charging valve
102: refrigerant discharge valve for heating 103: refrigerant discharge valve for cooling

Claims (17)

압축기, 사방밸브, 팽창밸브, 난방 운전시 응축기 역할을 하는 부하 열교환기 및 냉방 운전시 응축기 역할을 하는 열원 열교환기를 포함하는 히트펌프 시스템에 있어서,
상기 부하 열교환기로 유입되는 부하 순환수의 온도를 측정하는 부하 온도센서와,
상기 열원 열교환기로 유입되는 열원 순환수의 온도를 측정하는 열원 온도센서와,
상기 압축기로 흡입되는 냉매의 증발 압력을 측정하는 증발 압력 센서와,
상기 압축기로 흡입되는 냉매의 증발 온도를 측정하는 증발 온도 센서와,
상기 압축기의 흡입 유로로 공급하기 위한 냉매가 저장되고, 상기 응축기의 토출측으로부터 방출된 냉매가 저장되는 냉매 충전 탱크와,
상기 냉매 충전 탱크와 상기 압축기의 흡입 유로를 연결하여, 상기 냉방 운전 또는 상기 난방운전이고 냉매 충전시 상기 냉매 충전 탱크에 저장된 냉매를 상기 압축기의 흡입 유로로 공급하도록 형성된 냉매 충전 유로와,
상기 열원 열교환기와 상기 팽창밸브를 연결하는 유로에서 분기되어 상기 냉매 충전 탱크에 연결되어, 냉방 운전이고 냉매 방출시 상기 열원 열교환기에서 토출된 냉매 중 적어도 일부를 상기 냉매 충전 탱크로 방출하도록 형성된 냉방용 냉매 방출 유로와,
상기 부하 열교환기와 상기 팽창밸브를 연결하는 유로에서 분기되어 상기 냉매 충전 탱크에 연결되어, 난방 운전이고 냉매 방출시 상기 부하 열교환기에서 토출된 냉매 중 적어도 일부를 상기 냉매 충전 탱크로 방출하도록 형성된 난방용 냉매 방출 유로와,
상기 냉매 충전 유로에 설치된 냉매 충전 밸브와,
상기 냉방용 냉매 방출 유로에 설치된 냉방용 냉매 방출 밸브와,
상기 난방용 냉매 방출 유로에 설치된 난방용 냉매 방출 밸브와,
상기 증발 압력 센서와 상기 증발 온도 센서에서 측정된 값에 따라 상기 압축기의 흡입측 냉매의 과열도를 계산하고, 상기 부하 온도 센서에서 측정된 부하 순환수의 온도, 상기 열원 온도 센서에서 측정된 열원 순환수의 온도, 상기 냉매의 과열도에 따라 냉매 충전 또는 냉매 방출을 판단하여 상기 냉매 충전 밸브, 상기 냉방용 냉매 배출 밸브 및 상기 난방용 냉매 배출 밸브의 개도를 제어하는 제어부를 포함하는 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템.
In a heat pump system comprising a compressor, a four-way valve, an expansion valve, a load heat exchanger that serves as a condenser during heating operation, and a heat source heat exchanger that serves as a condenser during cooling operation,
A load temperature sensor for measuring the temperature of the load circulating water flowing into the load heat exchanger,
A heat source temperature sensor for measuring the temperature of the heat source circulating water flowing into the heat source heat exchanger,
An evaporation pressure sensor that measures the evaporation pressure of the refrigerant sucked into the compressor,
An evaporation temperature sensor for measuring the evaporation temperature of the refrigerant sucked into the compressor,
A refrigerant charging tank in which a refrigerant supplied to the suction passage of the compressor is stored, and a refrigerant discharged from a discharge side of the condenser is stored;
A refrigerant charging flow path formed to supply the refrigerant stored in the refrigerant charging tank to the suction flow path of the compressor during the cooling operation or the heating operation by connecting the refrigerant charging tank to the suction flow path of the compressor;
For cooling formed to be branched from a flow path connecting the heat source heat exchanger and the expansion valve to be connected to the refrigerant charging tank to discharge at least a part of the refrigerant discharged from the heat source heat exchanger to the refrigerant charging tank during cooling operation and when the refrigerant is discharged A refrigerant discharge passage,
A heating refrigerant formed to discharge at least a portion of the refrigerant discharged from the load heat exchanger to the refrigerant charging tank when a refrigerant is discharged during a heating operation and is branched from a flow path connecting the load heat exchanger and the expansion valve to With the discharge flow path,
A refrigerant charging valve installed in the refrigerant charging passage,
A cooling refrigerant discharge valve installed in the cooling refrigerant discharge passage;
A heating refrigerant discharge valve installed in the heating refrigerant discharge passage;
Calculate the superheat degree of the suction side refrigerant of the compressor according to the values measured by the evaporation pressure sensor and the evaporation temperature sensor, the temperature of the load circulating water measured by the load temperature sensor, and the heat source circulation measured by the heat source temperature sensor Automatic refrigerant charging is possible, including a control unit for controlling the opening degree of the refrigerant charging valve, the cooling refrigerant discharge valve, and the heating refrigerant discharge valve by determining refrigerant charging or refrigerant discharge according to the temperature of the water and the degree of superheat of the refrigerant. Heat pump system.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
상기 냉방 운전시, 상기 부하 온도 센서에서 측정된 부하 순환수의 온도와 상기 열원 온도 센서에서 측정된 열원 순환수의 온도가 미리 설정된 냉방 설정온도 범위이내이고,
상기 냉매의 과열도가 미리 설정된 제1과열도 상한값 이상이면,
상기 냉매 충전 밸브를 미리 설정된 충전시간동안 개방시키고, 상기 냉방용 냉매 방출 밸브와 상기 난방용 냉매 방출 밸브는 차폐시켜,
상기 냉매 충전 탱크에 저장된 냉매를 상기 압축기의 흡입 유로로 충전시키는 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템.
The method according to claim 1,
The control unit,
During the cooling operation, the temperature of the load circulating water measured by the load temperature sensor and the temperature of the heat source circulating water measured by the heat source temperature sensor are within a preset cooling set temperature range,
If the superheat degree of the refrigerant is equal to or greater than the first superheat degree set in advance,
The refrigerant charging valve is opened for a preset charging time, and the cooling refrigerant discharge valve and the heating refrigerant discharge valve are closed,
A heat pump system capable of automatic refrigerant charging for charging the refrigerant stored in the refrigerant charging tank into the suction flow path of the compressor.
청구항 2에 있어서,
상기 제어부는,
상기 충전시간이 경과하면 상기 냉매 충전 밸브를 차폐시키고, 미리 설정된 작동시간이 경과한 이후 상기 냉매의 과열도가 상기 제1과열도 상한값보다 낮게 설정된 제2과열도 상한값 이상이면,
상기 냉매 충전 밸브를 상기 충전시간동안 다시 개방시켜 냉매를 재충전시키는 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템.
The method according to claim 2,
The control unit,
When the charging time elapses, the refrigerant charging valve is closed, and after the lapse of a preset operation time, the superheat of the refrigerant is greater than or equal to the second superheat upper limit set lower than the first superheat upper limit,
A heat pump system capable of automatic refrigerant charging to recharge the refrigerant by opening the refrigerant charging valve again during the charging time.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
상기 냉방 운전시, 상기 부하 온도 센서에서 측정된 부하 순환수의 온도와 상기 열원 온도 센서에서 측정된 열원 순환수의 온도가 미리 설정된 냉방 설정온도 범위이내이며,
상기 냉매의 과열도가 미리 설정된 제1과열도 하한값 이하이면, 상기 냉방용 냉매 방출 밸브를 미리 설정된 방출시간동안 개방시키고, 상기 냉매 충전 밸브와 상기 난방용 냉매 방출 밸브는 차폐시켜,
상기 열원 열교환기에서 나온 냉매 중 적어도 일부를 상기 냉매 충전 탱크로 방출시키는 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템.
The method according to claim 1,
The control unit,
During the cooling operation, the temperature of the load circulating water measured by the load temperature sensor and the temperature of the heat source circulating water measured by the heat source temperature sensor are within a preset cooling set temperature range,
When the superheat degree of the refrigerant is less than or equal to the preset first superheat degree lower limit value, the cooling refrigerant discharge valve is opened for a preset discharge time, and the refrigerant charging valve and the heating refrigerant discharge valve are closed,
A heat pump system capable of automatic refrigerant charging for discharging at least some of the refrigerant from the heat source heat exchanger to the refrigerant charging tank.
청구항 4에 있어서,
상기 제어부는,
상기 방출시간이 경과하면, 상기 냉방용 냉매 방출 밸브를 차폐시키고, 미리 설정된 작동시간이 경과한 이후, 상기 냉매의 과열도가 상기 제1과열도 하한값보다 소정의 값만큼 높게 설정된 제2과열도 하한값 이하이면,
상기 냉방용 냉매 방출 밸브를 상기 방출시간동안 다시 개방시켜 냉매를 재방출시키는 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템.
The method of claim 4,
The control unit,
When the discharge time elapses, the cooling refrigerant discharge valve is shielded, and after the preset operation time elapses, the second superheat lower limit value is set higher than the first superheat lower limit by a predetermined value. If less than,
A heat pump system capable of automatically refrigerant charging for re-discharging the refrigerant by opening the cooling refrigerant discharge valve again during the discharge time.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
상기 난방 운전시, 상기 부하 온도 센서에서 측정된 부하 순환수의 온도와 상기 열원 온도 센서에서 측정된 열원 순환수의 온도가 미리 설정된 난방 설정온도 범위이내이며,
상기 냉매의 과열도가 미리 설정된 제1과열도 상한값 이상이면, 상기 냉매 충전 밸브를 미리 설정된 충전시간동안 개방시키고, 상기 냉방용 냉매 방출 밸브와 상기 난방용 냉매 방출 밸브는 차폐시키는 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템.
The method according to claim 1,
The control unit,
During the heating operation, the temperature of the load circulating water measured by the load temperature sensor and the temperature of the heat source circulating water measured by the heat source temperature sensor are within a preset heating set temperature range,
When the superheat of the refrigerant is equal to or greater than the first superheat upper limit set in advance, the refrigerant charging valve is opened for a preset charging time, and the cooling refrigerant discharge valve and the heating refrigerant discharge valve are shielded. Pump system.
청구항 6에 있어서,
상기 제어부는,
상기 충전시간이 경과하면, 상기 냉매 충전 밸브를 차폐시키고, 미리 설정된 작동시간이 경과한 이후, 상기 냉매의 과열도가 상기 제1과열도 상한값보다 낮게 설정된 제2과열도 상한값 이상이면,
상기 냉매 충전 밸브를 상기 충전시간동안 다시 개방시켜 냉매를 재충전시키는 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템.
The method of claim 6,
The control unit,
When the charging time has elapsed, the refrigerant charging valve is closed, and after the predetermined operation time has elapsed, the superheat of the refrigerant is greater than or equal to the upper limit of the second superheat set lower than the upper limit of the first superheat,
A heat pump system capable of automatic refrigerant charging to recharge the refrigerant by opening the refrigerant charging valve again during the charging time.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
상기 난방 운전시, 상기 부하 온도 센서에서 측정된 부하 순환수의 온도와 상기 열원 온도 센서에서 측정된 열원 순환수의 온도가 미리 설정된 난방 설정온도 범위이내이며,
상기 냉매의 과열도가 미리 설정된 제1과열도 하한값 이하이면, 상기 난방용 냉매 방출 밸브를 미리 설정된 방출시간동안 개방시키고, 상기 냉매 충전 밸브와 상기 냉방용 냉매 방출 밸브는 차폐시켜,
상기 부하 열교환기에서 나온 냉매 중 적어도 일부를 상기 냉매 충전 탱크로 방출시키는 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템.
The method according to claim 1,
The control unit,
During the heating operation, the temperature of the load circulating water measured by the load temperature sensor and the temperature of the heat source circulating water measured by the heat source temperature sensor are within a preset heating set temperature range,
When the superheat degree of the refrigerant is less than or equal to the preset first superheat degree lower limit value, the heating refrigerant discharge valve is opened for a preset discharge time, and the refrigerant charging valve and the cooling refrigerant discharge valve are closed,
A heat pump system capable of automatic refrigerant charging for discharging at least a portion of the refrigerant from the load heat exchanger to the refrigerant charging tank.
청구항 8에 있어서,
상기 제어부는,
상기 방출시간이 경과하면, 상기 난방용 냉매 방출 밸브를 차폐시키고, 미리 설정된 작동시간이 경과한 이후, 상기 냉매의 과열도가 상기 제1과열도 하한값보다 소정의 값만큼 높게 설정된 제2과열도 하한값이하이면,
상기 난방용 냉매 방출 밸브를 상기 방출시간동안 다시 개방시켜 냉매를 재방출시키는 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템.
The method of claim 8,
The control unit,
When the discharge time elapses, the heating refrigerant discharge valve is closed, and after a preset operation time elapses, the superheat degree of the refrigerant is higher than the first superheat degree lower limit by a predetermined value and is equal to or less than the second superheat lower limit value. If,
A heat pump system capable of automatically refrigerant charging for re-discharging the refrigerant by opening the heating refrigerant discharge valve again during the discharge time.
청구항 1에 있어서,
상기 냉매 충전 탱크에 설치되어, 상기 냉매 충전 탱크에 저장된 냉매의 무게를 측정하는 냉매 무게 센서를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 냉매 무게 센서에서 측정된 냉매의 무게가 미리 설정된 설정 무게 이상일 때 냉매 충전 또는 냉매 방출을 판단하는 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템.
The method according to claim 1,
It is installed in the refrigerant charging tank, further comprising a refrigerant weight sensor for measuring the weight of the refrigerant stored in the refrigerant charging tank,
The control unit, when the weight of the refrigerant measured by the refrigerant weight sensor is equal to or greater than a preset weight, the heat pump system capable of automatically refrigerant charging to determine refrigerant charging or refrigerant discharge.
청구항 10에 있어서,
상기 냉매의 누설을 알리는 누설 경보 장치를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 냉매 무게 센서에서 측정된 냉매의 무게가 상기 설정 무게 미만이고, 상기 냉매의 무게가 미리 설정된 최소값 이상이면,
상기 누설 경보 장치를 작동시키는 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템.
The method of claim 10,
Further comprising a leakage alarm device notifying the leakage of the refrigerant,
The control unit,
If the weight of the refrigerant measured by the refrigerant weight sensor is less than the set weight and the weight of the refrigerant is more than a preset minimum value,
A heat pump system capable of automatically charging refrigerant to operate the leak alarm device.
청구항 11에 있어서,
상기 제어부는,
상기 냉매 무게 센서에서 측정된 냉매의 무게가 상기 최소값 미만이면,
상기 누설 경보 장치를 작동시키고, 상기 히트펌프 시스템의 작동을 정지시키는 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템.
The method of claim 11,
The control unit,
If the weight of the refrigerant measured by the refrigerant weight sensor is less than the minimum value,
A heat pump system capable of automatically charging a refrigerant to operate the leakage warning device and stop the operation of the heat pump system.
압축기, 사방밸브, 팽창밸브, 난방 운전시 응축기 역할을 하는 부하 열교환기 및 냉방 운전시 응축기 역할을 하는 열원 열교환기를 포함하는 히트펌프 시스템에 있어서,
상기 부하 열교환기로 유입되는 부하 순환수의 온도를 측정하는 부하 온도센서와,
상기 열원 열교환기로 유입되는 열원 순환수의 온도를 측정하는 열원 온도센서와,
상기 압축기로 흡입되는 냉매의 증발 압력을 측정하는 증발 압력 센서와,
상기 압축기로 흡입되는 냉매의 증발 온도를 측정하는 증발 온도 센서와,
상기 압축기의 흡입 유로로 공급하기 위한 냉매가 저장되고, 상기 응축기의 토출측으로부터 방출된 냉매가 저장되는 냉매 충전 탱크와,
상기 냉매 충전 탱크와 상기 압축기의 흡입 유로를 연결하여, 냉방 또는 난방운전이고 냉매 충전시 상기 냉매 충전 탱크에 저장된 냉매를 상기 압축기의 흡입 유로로 공급하도록 형성된 냉매 충전 유로와,
상기 열원 열교환기와 상기 팽창밸브를 연결하는 유로에서 분기되어 상기 냉매 충전 탱크에 연결되어, 냉방 운전이고 냉매 방출시 상기 열원 열교환기에서 토출된 냉매 중 적어도 일부를 상기 냉매 충전 탱크로 방출하도록 형성된 냉방용 냉매 방출 유로와,
상기 부하 열교환기와 상기 팽창밸브를 연결하는 유로에서 분기되어 상기 냉매 충전 탱크에 연결되어, 난방 운전이고 냉매 방출시 상기 부하 열교환기에서 토출된 냉매 중 적어도 일부를 상기 냉매 충전 탱크로 방출하도록 형성된 난방용 냉매 방출 유로와,
상기 냉매 충전 유로에 설치된 냉매 충전 밸브와,
상기 냉방용 냉매 방출 유로에 설치된 냉방용 냉매 방출 밸브와,
상기 난방용 냉매 방출 유로에 설치된 난방용 냉매 방출 밸브와,
상기 냉매 충전 탱크에 설치되어, 상기 냉매 충전 탱크에 저장된 냉매의 무게를 측정하는 냉매 무게 센서와,
상기 냉매의 누설을 알리는 누설 경보 장치와,
상기 냉매 무게 센서에서 측정된 냉매의 무게가 미리 설정된 설정 무게 이상이면, 상기 부하 온도 센서에서 측정된 부하 순환수의 온도와 상기 열원 온도 센서에서 측정된 열원 순환수의 온도를 미리 설정된 설정 온도 범위와 비교하고, 상기 압축기의 흡입측 냉매의 과열도를 미리 설정된 과열도 상한값과 미리 설정된 과열도 하한값과 비교하여, 상기 냉매 충전 밸브, 상기 냉방용 냉매 배출 밸브 및 상기 난방용 냉매 배출 밸브의 개도를 제어하는 제어부를 포함하는 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템.
In a heat pump system comprising a compressor, a four-way valve, an expansion valve, a load heat exchanger that serves as a condenser during heating operation, and a heat source heat exchanger that serves as a condenser during cooling operation,
A load temperature sensor for measuring the temperature of the load circulating water flowing into the load heat exchanger,
A heat source temperature sensor for measuring the temperature of the heat source circulating water flowing into the heat source heat exchanger,
An evaporation pressure sensor that measures the evaporation pressure of the refrigerant sucked into the compressor,
An evaporation temperature sensor for measuring the evaporation temperature of the refrigerant sucked into the compressor,
A refrigerant charging tank in which a refrigerant supplied to the suction passage of the compressor is stored, and a refrigerant discharged from a discharge side of the condenser is stored;
A refrigerant charging flow path formed to supply the refrigerant stored in the refrigerant charging tank to the suction flow path of the compressor during cooling or heating operation by connecting the refrigerant charging tank and the suction flow path of the compressor;
For cooling formed to be branched from a flow path connecting the heat source heat exchanger and the expansion valve to be connected to the refrigerant charging tank to discharge at least a part of the refrigerant discharged from the heat source heat exchanger to the refrigerant charging tank during cooling operation and when the refrigerant is discharged A refrigerant discharge passage,
A heating refrigerant formed to discharge at least a portion of the refrigerant discharged from the load heat exchanger to the refrigerant charging tank when a refrigerant is discharged during a heating operation by branching from a flow path connecting the load heat exchanger and the expansion valve to the refrigerant charging tank With the discharge flow path,
A refrigerant charging valve installed in the refrigerant charging passage,
A cooling refrigerant discharge valve installed in the cooling refrigerant discharge passage;
A heating refrigerant discharge valve installed in the heating refrigerant discharge passage;
A refrigerant weight sensor installed in the refrigerant charging tank and measuring the weight of the refrigerant stored in the refrigerant charging tank;
A leakage alarm device notifying the leakage of the refrigerant,
When the weight of the refrigerant measured by the refrigerant weight sensor is greater than or equal to a preset weight, the temperature of the load circulating water measured by the load temperature sensor and the temperature of the heat source circulating water measured by the heat source temperature sensor are set to a preset temperature range and Comparing and comparing the superheat degree of the suction-side refrigerant of the compressor with a preset superheat upper limit value and a preset superheat lower limit value, and controlling the opening degree of the refrigerant charging valve, the cooling refrigerant discharge valve, and the heating refrigerant discharge valve. Heat pump system capable of automatic refrigerant charging including a control unit.
냉매 충전 탱크에 저장된 냉매의 무게를 미리 설정된 설정 무게와 비교하는 무게 비교 단계와;
상기 냉매의 무게가 상기 설정 무게 이상이면, 부하 열교환기로 유입되는 부하 순환수의 온도와 열원 열교환기로 유입되는 열원 순환수의 온도를 미리 설정된 설정 온도 범위와 비교하는 온도 비교 단계와;
상기 부하 순환수의 온도와 상기 열원 순환수의 온도가 상기 설정 온도 범위 이내이면, 압축기의 흡입측 냉매의 과열도를 미리 설정된 제1과열도 상한값과 제1과열도 하한값과 비교하는 과열도 비교 단계와;
상기 냉매의 과열도가 상기 제1과열도 상한값 이상이면, 상기 냉매 충전 탱크와 상기 압축기의 흡입유로를 연결하는 냉매 충전 유로에 설치된 냉매 충전 밸브를 미리 설정된 충전시간동안 개방시켜, 상기 냉매 충전 탱크의 냉매를 상기 압축기의 흡입유로로 충전시키는 냉매 충전 단계와;
상기 냉매의 과열도가 상기 제1과열도 하한값 이하이면, 상기 냉매 충전 탱크와 응축기의 토출유로를 연결하는 냉매 방출 유로에 설치된 냉매 방출 밸브를 미리 설정된 방출시간동안 개방시켜, 상기 응축기의 토출유로로부터 상기 냉매 충전 탱크로 냉매를 방출시키는 냉매 방출 단계를 포함하는 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템의 제어 방법.
A weight comparison step of comparing the weight of the refrigerant stored in the refrigerant charging tank with a preset weight;
A temperature comparison step of comparing a temperature of the load circulating water flowing into the load heat exchanger and a temperature of the heat source circulating water flowing into the heat source heat exchanger with a preset set temperature range when the weight of the refrigerant is greater than the set weight;
If the temperature of the load circulating water and the temperature of the heat source circulating water are within the set temperature range, a superheat degree comparison step of comparing the superheat degree of the suction side refrigerant of the compressor with a preset first superheat upper limit value and a first superheat lower limit value Wow;
When the superheat of the refrigerant is greater than or equal to the first superheat upper limit, the refrigerant charging valve installed in the refrigerant charging passage connecting the refrigerant charging tank and the suction passage of the compressor is opened for a preset charging time, and the refrigerant charging tank is A refrigerant charging step of charging a refrigerant into the suction passage of the compressor;
When the superheat of the refrigerant is less than the first superheat lower limit, the refrigerant discharge valve installed in the refrigerant discharge passage connecting the refrigerant charging tank and the discharge passage of the condenser is opened for a preset discharge time, and from the discharge passage of the condenser. A control method of a heat pump system capable of automatically charging a refrigerant, including a refrigerant discharge step of discharging the refrigerant to the refrigerant charging tank.
청구항 14에 있어서,
상기 충전시간이 경과하면 상기 냉매 충전 밸브를 차폐시키고, 미리 설정된 작동시간이 경과한 이후 상기 냉매의 과열도가 상기 제1과열도 상한값보다 낮게 설정된 제2과열도 상한값 이상이면, 상기 냉매 충전 밸브를 상기 충전시간동안 다시 개방시켜 냉매를 재충전시키는 재충전 단계를 더 포함하는 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템의 제어 방법.
The method of claim 14,
When the charging time has elapsed, the refrigerant charging valve is closed, and if the superheat of the refrigerant is equal to or greater than the second superheating upper limit value set lower than the first superheating upper limit value after the preset operation time has elapsed, the refrigerant charging valve is closed. The control method of a heat pump system capable of automatic refrigerant charging, further comprising a recharging step of recharging the refrigerant by opening again during the charging time.
청구항 14에 있어서,
상기 방출시간이 경과하면, 상기 냉매 방출 밸브를 차폐시키고, 미리 설정된 작동시간이 경과한 이후, 상기 냉매의 과열도가 상기 제1과열도 하한값보다 소정의 값만큼 높게 설정된 제2과열도 하한값 이하이면, 상기 냉매 방출 밸브를 상기 방출시간동안 다시 개방시켜 냉매를 재방출시키는 재방출 단계를 더 포함하는 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템의 제어 방법.
The method of claim 14,
When the discharge time elapses, the refrigerant discharge valve is closed, and after the predetermined operation time elapses, if the superheat of the refrigerant is higher than the first superheat lower limit by a predetermined value and is less than or equal to the second superheat lower limit value And a re-discharging step of re-discharging the refrigerant by opening the refrigerant discharge valve again during the discharging time.
청구항 14에 있어서,
상기 냉매의 무게가 상기 설정 무게 미만이고, 미리 설정된 최소값 이상이면, 냉매 누설을 표시하고,
상기 냉매의 무게가 상기 설정 무게 미만이고, 상기 최소값 미만이면, 냉매 누설을 표시하고 상기 히트펌프 시스템의 작동을 정지시키는 자동 냉매 충전이 가능한 히트펌프 시스템의 제어 방법.
The method of claim 14,
When the weight of the refrigerant is less than the set weight and is more than a preset minimum value, a refrigerant leakage is displayed,
When the weight of the refrigerant is less than the set weight and less than the minimum value, the method of controlling a heat pump system capable of automatic refrigerant charging to indicate a refrigerant leakage and stop the operation of the heat pump system.
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