KR100504882B1 - Heat pump with vortex tube - Google Patents

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KR100504882B1
KR100504882B1 KR10-2003-0023414A KR20030023414A KR100504882B1 KR 100504882 B1 KR100504882 B1 KR 100504882B1 KR 20030023414 A KR20030023414 A KR 20030023414A KR 100504882 B1 KR100504882 B1 KR 100504882B1
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Abstract

본 발명은 보텍스튜브를 구비한 냉난방 겸용 공기조화기에 관한 것으로서, 압축기와, 사방밸브와, 실내열교환기 및 실외열교환기와, 난방시 상기 실내열교환기의 하류측에 배치되는 팽창장치를 구비한 냉난방 겸용 공기조화기에 있어서, 난방시 상기 팽창장치의 하류측에 유입부가 연결되고 저온토출부는 상기 실외열교환기의 유출측에 연결되며 고온토출부는 상기 실외열교환기의 유입측에 연결되는 보텍스튜브와; 난방시 일측은 상기 보텍스튜브의 유입측의 상류측에 연결되고 타측은 상기 실외열교환기의 유입측에 연결되는 우회유로와; 난방시 유입측이 상기 팽창장치의 유출측에 연결되고 제1토출측은 상기 보텍스튜브의 유입측에 연결되고 제2토출측은 상기 우회유로에 연결되며, 난방시 외기 온도가 제1온도 이하인 경우, 상기 팽창장치를 경유한 냉매가 상기 보텍스튜브로 유동되고, 상기 제1온도를 초과하는 경우 상기 우회유로를 따라 유동하도록 유로를 절환하는 삼방밸브와; 난방시 상기 고온토출부 및 상기 저온토출부의 각 하류측에 배치되어 냉매의 역류를 방지하는 1체크밸브 및 제2체크밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 난방 시 감압된 저온의 냉매의 온도를 상승시킬 수 있어 상대적으로 낮은 외기 온도에서도 난방운전이 가능하고 제상 주기를 연장할 수 있어 제상 운전에 기인한 난방중단을 억제시킬 수 있는 보텍스튜브를 구비한 냉난방 겸용 공기조화기가 제공된다. The present invention relates to a combined air-conditioning and air conditioner having a vortex tube, and includes a compressor, a four-way valve, an indoor heat exchanger and an outdoor heat exchanger, and an air-conditioning combined use apparatus having an expansion device disposed downstream of the indoor heat exchanger during heating. An air conditioner, comprising: a vortex tube connected to an inlet part downstream of the expansion device during heating, a low temperature discharge part connected to an outlet side of the outdoor heat exchanger, and a high temperature discharge part connected to an inlet side of the outdoor heat exchanger; A bypass passage connected to an upstream side of an inflow side of the vortex tube while the heating side is connected to an inflow side of the outdoor heat exchanger; When the inlet side is connected to the outlet side of the expansion device during heating, the first outlet side is connected to the inlet side of the vortex tube, the second outlet side is connected to the bypass flow path, when the outside air temperature when heating is below the first temperature, the A three-way valve configured to switch a flow path of the refrigerant flowing through the expansion device to the vortex tube and to flow along the bypass flow path when the first temperature is exceeded; It is characterized in that it comprises a first check valve and a second check valve disposed on each downstream side of the high temperature discharge portion and the low temperature discharge portion during heating to prevent the reverse flow of the refrigerant. As a result, the vortex tube which can raise the temperature of the low-temperature refrigerant decompressed during heating, enables heating operation even at a relatively low outside temperature, and extends the defrosting cycle, thereby suppressing the heating interruption caused by the defrosting operation. Provided is a combined air conditioning and air conditioner.

Description

보텍스튜브를 구비한 냉난방 겸용 공기조화기{HEAT PUMP WITH VORTEX TUBE}HEAT PUMP WITH VORTEX TUBE}

본 발명은, 보텍스튜브를 구비한 냉난방 겸용 공기조화기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 난방 시 감압된 저온의 냉매의 온도를 상승시킬 수 있어 상대적으로 낮은 외기 온도에서도 난방운전이 가능하고 제상 주기를 연장할 수 있어 제상 운전에 기인한 난방중단을 억제시킬 수 있도록 한 보텍스튜브를 구비한 냉난방 겸용 공기조화기에 관한 것이다. The present invention relates to a combined air-conditioning and air conditioner having a vortex tube, and more particularly, to increase the temperature of a low-temperature refrigerant depressurized during heating, which enables heating operation even at a relatively low outside air temperature, and provides a defrost cycle. The present invention relates to a combined air-conditioning and air conditioner having a vortex tube that can extend and suppress heating interruption caused by defrosting operation.

도 1은 종래의 냉난방 겸용 공기조화기의 냉동사이클 구성의 일 예를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 냉난방 겸용 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기(11)와, 실내열교환기(15) 및 실외열교환기(17)와, 실내열교환기(15)와 실외열교환기(17) 사이에 배치되는 팽창장치(19)를 구비하고 있다. 이들은 냉매가 순환할 수 있도록 냉매관에 의해 상호 연통되게 연결되어 있다.1 is a view showing an example of a refrigeration cycle configuration of a conventional air-conditioning combined air conditioner. As shown, the combined air-conditioning and air conditioner includes a compressor 11 for compressing a refrigerant, an indoor heat exchanger 15 and an outdoor heat exchanger 17, and an indoor heat exchanger 15 and an outdoor heat exchanger 17. It is provided with the expansion device 19 arrange | positioned at. These are connected to each other by the refrigerant pipe so that the refrigerant can circulate.

압축기(11)의 토출측에는 유로를 절환하여 실내열교환기(15)가 냉방 또는 난방 작용을 수행할 수 있도록 사방밸브(13)가 구비되어 있다. 사방밸브(13)의 유입측은 압축기(11)의 토출측에 연결되어 있고, 토출측은 각각 실외열교환기(17), 실내열교환기(15) 및 압축기(11)의 흡입측에 각각 연결되어 있다. The four-way valve 13 is provided on the discharge side of the compressor 11 to switch the flow path so that the indoor heat exchanger 15 can perform cooling or heating. The inflow side of the four-way valve 13 is connected to the discharge side of the compressor 11, and the discharge side is connected to the suction side of the outdoor heat exchanger 17, the indoor heat exchanger 15, and the compressor 11, respectively.

이러한 구성에 의하여, 냉방시 사방밸브(13)는 압축된 냉매가 실외열교환기(17)로 유동할 수 있도록 유로를 절환하고, 실외열교환기(17)에서 방열을 통해 응축된 냉매는 팽창장치(19)를 통해 감압팽창되어 실내열교환기(15)로 유입되어 주위의 증발잠열을 흡수하는 냉방작용을 수행하게 된다. By such a configuration, the four-way valve 13 switches the flow path so that the compressed refrigerant can flow to the outdoor heat exchanger 17 during cooling, and the refrigerant condensed through heat dissipation in the outdoor heat exchanger 17 expands ( 19 is expanded under reduced pressure and introduced to the indoor heat exchanger 15 to perform a cooling operation to absorb the latent heat of evaporation.

난방시 사방밸브(13)는 압축된 냉매가 실내열교환기(15)로 유동할 수 있도록 유로를 절환하고, 실내열교환기(15)에서 방열을 통해 난방작용을 수행한 냉매는 팽창장치(19)를 거치면서 감압팽창되고 실외열교환기(17)에서 주위의 잠열을 흡수한 후 압축기(11)의 흡입측으로 유입된다. When heating, the four-way valve 13 switches the flow path so that the compressed refrigerant can flow to the indoor heat exchanger 15, and the refrigerant that performs heating by heat radiation in the indoor heat exchanger 15 is an expansion device 19. After expanding under reduced pressure, the latent heat is absorbed by the outdoor heat exchanger (17) and then flows into the suction side of the compressor (11).

한편, 실외온도가 대략 5℃ 이하이고, 습도가 상대적으로 높은 저온 고습조건에서 난방운전을 실시하게 될 경우, 실외열교환기(17)의 표면에 공기중의 수분이 응결되고 이는 성능의 저하로 이어지게 된다. On the other hand, when the outdoor temperature is about 5 ° C. or less and the heating operation is performed under relatively high temperature and low humidity, moisture in the air condenses on the surface of the outdoor heat exchanger 17, leading to deterioration of performance. do.

이럴 경우, 유로를 절환하여 냉방시와 같이, 압축기(11)에서 압축된 고온의 냉매를 실외열교환기(17)로 유동하도록 하는 소위 제상운전을 실시하여 실외열교환기(17)의 성에를 제거하고 있다. In this case, the defrosting operation is performed to switch the flow path so that the high temperature refrigerant compressed by the compressor 11 flows to the outdoor heat exchanger 17 as in the case of cooling, thereby removing the frost of the outdoor heat exchanger 17. have.

그런데, 이러한 종래의 냉난방 겸용 공기조화기에 있어서는, 제상운전을 실시하는 동안 실내의 난방기능이 불가피하게 중단되므로 사용에 불편이 따를 뿐만 아니라, 도시 않은 실내유니트의 송풍팬이 중단된 상태에서 냉매가 실내열교환기(15)를 통과하게 되므로 소음이 상대적으로 더 크게 들리게 되어 사용자의 불만을 야기시키게 된다고 하는 문제점이 있다. However, in the conventional air-conditioning combined air conditioner, since the heating function of the room is inevitably interrupted during the defrosting operation, it is not only inconvenient to use, but also the refrigerant is kept indoors while the blower fan of the indoor unit (not shown) is stopped. Since passing through the heat exchanger 15 there is a problem that the noise is relatively louder to cause a user dissatisfaction.

도 2는 종래의 냉난방 겸용 공기조화기의 냉동사이클의 구성의 다른 예를 도시한 도면이다. 전술한 구성과 동일 및 동일 상당부분에 대해서는 도면 설명의 편의상 동일한 참조부호를 부여하여 설명하기로 한다. 도시된 바와 같이, 냉난방 겸용 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기(11)와, 실외열교환기(17) 및 실내열교환기(15)와, 전자팽창밸브 등으로 구성되는 제1팽창장치(19)를 구비하고 있다. 2 is a view showing another example of the configuration of a refrigeration cycle of a conventional air-conditioning combined air conditioner. The same and equivalent parts as those described above will be described with the same reference numerals for convenience of description. As shown, the combined air-conditioning and air conditioner includes a compressor (11) for compressing a refrigerant, an outdoor heat exchanger (17) and an indoor heat exchanger (15), and a first expansion device (19) composed of an electromagnetic expansion valve or the like. Equipped with.

압축기(11)의 토출측에는 사방밸브(13)가 구비되어 있으며, 사방밸브(13)의 토출측에는 실외열교환기(17) 및 실내열교환기(15)와, 압축기(11)의 흡입측이 각각 연결되어 있다.The four-way valve 13 is provided at the discharge side of the compressor 11, and the outdoor heat exchanger 17 and the indoor heat exchanger 15 are connected to the suction side of the compressor 11 at the discharge side of the four-way valve 13, respectively. It is.

한편, 난방시 냉매의 유동방향을 따라 실내열교환기(15)의 상류측에는 제상운전시 냉매가 실내열교환기(15)로 유입되지 아니하고 우회할 수 있도록 우회유로(21)가 형성되어 있으며, 우회유로(21)에는 제2팽창장치(23)가 구비되어 있다.Meanwhile, a bypass flow passage 21 is formed on the upstream side of the indoor heat exchanger 15 along the flow direction of the refrigerant during heating so that the refrigerant can be bypassed without entering the indoor heat exchanger 15 during the defrosting operation. 21 is provided with a second expansion device 23.

이러한 구성에 의하여, 제상운전시 사방밸브(13)는 압축기(11)에 의해 압축된 고온의 냉매 가스가 실외열교환기(17)로 유동할 수 있도록 유로를 절환하고, 실외열교환기(17)에서 제상작용을 수행한 냉매는 제1팽창장치(19)가 차단되어 있는 실내열교환기(15)로는 흐르지 아니하고 우회유로(21)를 따라 이동하여 제2팽창장치(23)를 통과하여 압축기(11)의 흡입측으로 흡입된다. By this configuration, the four-way valve 13 during the defrosting operation to switch the flow path so that the high-temperature refrigerant gas compressed by the compressor 11 can flow to the outdoor heat exchanger 17, and in the outdoor heat exchanger 17 The refrigerant having performed the defrosting action does not flow to the indoor heat exchanger 15 in which the first expansion device 19 is blocked, but moves along the bypass flow passage 21 to pass through the second expansion device 23 to the compressor 11. Is sucked to the suction side.

그런데, 이러한 종래의 냉난방 겸용 공기조화기에 있어서는, 제상 운전 시간 동안 난방 기능이 중단될 뿐만 아니라, 제상운전시간이 길어지게 되면 사이클 내의 액상 냉매의 비율이 증가하게 되어 압축기(11)로 흡입되는 냉매량이 감소하게 되고, 그럴 경우 액상 냉매가 압축기(11)로 흡입되어 압축기(11)가 손상될 가능성이 그만큼 증대된다고 하는 문제점이 있다. However, in such a conventional air-conditioning combined air conditioner, not only the heating function is stopped during the defrosting operation time but also the defrosting operation time becomes longer, so that the ratio of the liquid refrigerant in the cycle increases, so that the amount of refrigerant sucked into the compressor 11 is increased. There is a problem that the likelihood that the liquid refrigerant is sucked into the compressor 11 and the compressor 11 is damaged is increased.

따라서, 본 발명의 목적은, 난방 시 감압된 저온의 냉매의 온도를 상승시킬 수 있어 상대적으로 낮은 외기 온도에서도 난방운전이 가능하고 제상 주기를 연장할 수 있어 제상 운전에 기인한 난방중단을 억제시킬 수 있는 보텍스튜브를 구비한 냉난방 겸용 공기조화기를 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to increase the temperature of the low-temperature refrigerant depressurized during heating to enable the heating operation even at a relatively low outside temperature and to extend the defrosting period to suppress the heating interruption caused by the defrosting operation. It is to provide a combined air-conditioning and air conditioner having a vortex tube.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기의 토출측에 연결되는 사방밸브와, 상기 사방밸브의 토출측에 연결되는 실내열교환기와, 상기 사방밸브의 토출측에 연결되는 실외열교환기와, 난방시 냉매의 유동방향에 대해 상기 실내열교환기의 하류측에 배치되는 팽창장치를 구비한 냉난방 겸용 공기조화기에 있어서, 난방시 상기 팽창장치의 하류측에 유입부가 연결되고 저온토출부는 상기 실외열교환기의 유출측에 연결되며 고온토출부는 상기 실외열교환기의 유입측에 연결되는 보텍스튜브와; 난방시 일측은 상기 보텍스튜브의 유입측의 상류측에 연결되고 타측은 상기 실외열교환기의 유입측에 연결되는 우회유로와; 난방시 냉매의 유동방향에 대해 유입측이 상기 팽창장치의 유출측에 연결되고 제1토출측은 상기 보텍스튜브의 유입측에 연결되고 제2토출측은 상기 우회유로에 연결되며, 난방시 외기 온도가 제1온도 이하인 경우, 상기 팽창장치를 경유한 냉매가 상기 보텍스튜브로 유동되고, 상기 제1온도를 초과하는 경우 상기 우회유로를 따라 유동하도록 유로를 절환하는 삼방밸브와; 난방시 상기 고온토출부 및 상기 저온토출부의 각 하류측에 배치되어 냉매의 역류를 방지하는 1체크밸브 및 제2체크밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 보텍스튜브를 구비한 냉난방 겸용 공기조화기에 의해 달성된다. The object of the present invention is to provide a compressor for compressing a refrigerant, a four-way valve connected to the discharge side of the compressor, an indoor heat exchanger connected to the discharge side of the four-way valve, and an outdoor heat exchanger connected to the discharge side of the four-way valve. In the air-conditioning combined air conditioner having an expansion device disposed downstream of the indoor heat exchanger with respect to the flow direction of the refrigerant during heating, an inlet is connected to the downstream side of the expansion device during heating and the low temperature discharge unit is the outdoor heat exchange. A vortex tube connected to an outlet side of the air conditioner and connected to an inlet side of the outdoor heat exchanger; A bypass passage connected to an upstream side of an inflow side of the vortex tube while the heating side is connected to an inflow side of the outdoor heat exchanger; The inlet side is connected to the outlet side of the expansion device in the heating direction of the refrigerant during heating, the first outlet side is connected to the inlet side of the vortex tube and the second outlet side is connected to the bypass flow path, A three-way valve for switching the flow path so that the refrigerant passing through the expansion device flows into the vortex tube when the temperature is less than one temperature, and flows along the bypass flow path when the temperature exceeds the first temperature; It is achieved by a combined air conditioning and air conditioner with a vortex tube, characterized in that it comprises a first check valve and a second check valve disposed on each of the downstream side of the hot discharge portion and the cold discharge portion to prevent the back flow of the refrigerant. do.

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이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보텍스튜브를 구비한 냉난방 겸용 공기조화기의 냉동사이클 구성도이고, 도 4는 도 3의 보텍스튜브의 확대단면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 보텍스튜브를 구비한 냉난방 겸용 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기(11)와, 압축기(11)의 토출측에 연결되어 유로를 절환하는 사방밸브(13)와, 사방밸브(13)의 토출측에 연결되는 실외열교환기(17)와, 사방밸브(13)의 토출측에 연결되는 실내열교환기(15)와, 난방시 냉매의 유동방향에 대해 실내열교환기(15)의 유출측에 배치되는 팽창장치(19)와, 난방시 냉매의 유동방향에 대해 실내열교환기(15)의 하류측에 유입부(37)가 연결되고 실외열교환기(17)의 유입측에 고온토출부(38)가 연결되며 실외열교환기(17)의 유출측에 저온토출부(39)가 연결되게 설치되는 보텍스튜브(Vortex Tube)(35)와, 난방시 냉매의 유동방향에 대해 팽창장치(19)의 하류측과 보텍스튜브(35)의 유입부(37) 사이에 배치되는 삼방밸브(31)와, 삼방밸브(31)의 유출측과 실외열교환기(17)의 유입측에 각각 연결되는 우회유로(33)를 포함하여 구성되어 있다. 3 is a configuration diagram of a refrigeration cycle of a combined air conditioning and air conditioner having a vortex tube according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the vortex tube of FIG. 3. As shown in these figures, the air-conditioning combined air conditioner including the present vortex tube includes a compressor 11 for compressing a refrigerant, a four-way valve 13 connected to the discharge side of the compressor 11, and a flow path for switching; The outdoor heat exchanger 17 connected to the discharge side of the four-way valve 13, the indoor heat exchanger 15 connected to the discharge side of the four-way valve 13, and the indoor heat exchanger 15 with respect to the flow direction of the refrigerant during heating. Expansion device 19 disposed on the outlet side of the inlet, and an inlet portion 37 connected downstream of the indoor heat exchanger 15 with respect to the flow direction of the refrigerant during heating, and a high temperature on the inlet side of the outdoor heat exchanger 17. The discharge unit 38 is connected and the vortex tube 35 is installed to connect the low temperature discharge unit 39 to the outlet side of the outdoor heat exchanger 17, and an expansion device for the flow direction of the refrigerant during heating. Three-way valve 31 disposed between the downstream side of 19 and the inlet portion 37 of the vortex tube 35, and the outlet side of the three-way valve 31 And a bypass passage 33 connected to the inflow side of the outdoor heat exchanger 17, respectively.

압축기(11)의 토출측에는 유로를 전환할 수 있도록 사방밸브(13)가 연결되어 있으며, 사방밸브(13)의 각 토출측에는 실내열교환기(15)와, 실외열교환기(17) 및 압축기(11)의 흡입측이 각각 연결되어 있다. The four-way valve 13 is connected to the discharge side of the compressor 11 so as to switch the flow path, and the indoor heat exchanger 15, the outdoor heat exchanger 17, and the compressor 11 are connected to each discharge side of the four-way valve 13. ) Are connected to the suction side.

난방시 냉매의 유동방향을 따라 실내열교환기(15)의 하류측에는 전자팽창밸브 등으로 구성되는 팽창장치(19)가 구비되어 있으며, 팽창장치(19)의 하류측에는 삼방밸브(31)가 배치되어 있다. 삼방밸브(31)의 제1토출측에는 보텍스튜브(35)의 유입부(37)가 연결되어 있으며, 삼방밸브(31)의 제2토출측에는 일단이 실외열교환기(17)의 유입측에 연결된 우회유로(33)의 타단이 연결되어 있다. 여기서, 삼방밸브(31)는 난방 운전시 외기 온도가 제1온도, 예를 들면 5℃ 이하인 경우, 팽창장치(19)를 경유한 냉매가 보텍스튜브(35)로 유입되도록 하고, 5℃를 초과한 경우 냉매가 우회유로(33)를 따라 유동하도록 유로를 절환하도록 구성되어 있다. On the downstream side of the indoor heat exchanger (15) along the flow direction of the refrigerant during heating, an expansion device (19) consisting of an electromagnetic expansion valve or the like is provided, and a three-way valve (31) is disposed downstream of the expansion device (19). have. The inlet portion 37 of the vortex tube 35 is connected to the first discharge side of the three-way valve 31, and one end of the three-way valve 31 is connected to the inlet side of the outdoor heat exchanger 17. The other end of the flow path 33 is connected. Here, the three-way valve 31 is such that when the outside air temperature during the heating operation is the first temperature, for example 5 ° C or less, the refrigerant passing through the expansion device 19 flows into the vortex tube 35, and exceeds 5 ° C. In one case, the refrigerant is configured to switch the flow path so as to flow along the bypass passage 33.

보텍스튜브(35)의 고온토출부(38)의 하류측에는 우회유로(33)를 경유한 냉매가 고온토출부(38)로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 제1체크밸브(41)가 배치되어 있으며, 보텍스튜브(35)의 저온토출부(39)와 실외열교환기(17)의 유출측이 합류되는 지점 전에 냉방시 냉매가 저온토출부(39)로 유입되는 것을 차단할 수 있도록 제2체크밸브(43)가 구비되어 있다.The first check valve 41 is disposed on the downstream side of the high temperature discharge unit 38 of the vortex tube 35 to prevent the refrigerant passing through the bypass passage 33 from entering the high temperature discharge unit 38. Before the point where the cold outlet portion 39 of the vortex tube 35 and the outlet side of the outdoor heat exchanger 17 are joined, the second check valve may block the refrigerant from flowing into the cold outlet portion 39 during cooling. 43).

한편, 보텍스튜브(35)는 도 4에 도시된 바와 같이, 내부에 유체가 유동할 수 있도록 관상의 형태로 바디(36)가 형성되고, 바디(36)의 일측에는 내부로 유체가 유입될 수 있게 원주에 대해 접선방향을 따라 유입부(37)가 형성되어 있다. 본 보텍스튜브(35)는, 길이방향을 따라 바디(36)의 일측 중앙에 저온의 유체가 토출될 수 있도록 저온토출부(39)가 형성되고 타측에 고온의 유체가 토출될 수 있도록 고온토출부(38)가 형성된 소위 대향류식 튜브(Counter Flow Tube)으로 구성되어 있지만, 바디(36)의 일측에 유입부(37)를 형성하고 유입부(37)의 대향측단에 고온토출부(38)를 형성하고 고온토출부(38)의 중심영역에 저온토출부(39)를 형성시킨 소위 단류식 튜브로 구성할 수도 있다.On the other hand, as shown in Figure 4, the vortex tube 35, the body 36 is formed in a tubular shape so that the fluid can flow therein, the fluid may be introduced into one side of the body 36 Inlet portion 37 is formed along the direction tangential to the circumference. The vortex tube 35 has a low temperature discharging part 39 formed at a center of one side of the body 36 along a longitudinal direction so that a low temperature fluid can be discharged and a high temperature discharging part can be discharged at the other side thereof. It is composed of a so-called counter flow tube (38) formed, the inlet portion 37 is formed on one side of the body 36 and the hot discharge portion 38 on the opposite side end of the inlet portion 37 And a so-called single flow type tube in which the low temperature discharge portion 39 is formed in the central region of the high temperature discharge portion 38.

이러한 구성에 의하여, 제1온도 초과시 난방 운전 하는 경우, 압축기(11)에서 압축된 냉매는 실내열교환기(15)로 유입되어 방열되면서 난방작용을 수행하고, 팽창장치(19)를 통과하면서 감압팽창된다. 이 때, 삼방밸브(31)는 팽창장치(19)를 경유한 냉매가 우회유로(33)를 따라 실외열교환기(17)로 유동할 수 있도록 유로를 절환하고, 실외열교환기(17)에서 주위 증발잠열을 흡수한 냉매는 사방밸브(13)를 경유하여 압축기(11)의 흡입측으로 흡입된다. By this configuration, in the case of heating operation when the first temperature is exceeded, the refrigerant compressed by the compressor 11 flows into the indoor heat exchanger 15 to radiate heat and performs a heating operation, while passing through the expansion device 19 under reduced pressure expansion. do. At this time, the three-way valve 31 switches the flow path so that the refrigerant passing through the expansion device 19 can flow along the bypass passage 33 to the outdoor heat exchanger 17, and the surroundings in the outdoor heat exchanger 17 are changed. The refrigerant absorbing the latent heat of evaporation is sucked to the suction side of the compressor (11) via the four-way valve (13).

한편, 외기온도가 상대적으로 낮은 제1온도, 예를 들면 5℃ 이하로 된 경우, 압축된 냉매는 실내열교환기(15)로 유입되어 방열되면서 난방작용을 수행하고, 팽창장치(19)를 통과하면서 감압팽창된다. 이 때, 삼방밸브(31)는 냉매가 보텍스튜브(35)로 유동할 수 있도록 유로를 절환하고, 보텍스튜브(35)의 유입부(37)로 유입된 냉매는 바디(36)의 내부에서 와류운동을 하게 되고, 흐름방향을 전환하여 자유와류(Free Vortex)를 유지하면서 고온토출부(38)측으로 유동하게 된다. 고온토출부(38)측으로 유동한 냉매중 일부는 고온토출부(38)를 통해 외부로 배출되고, 일부는 내부에 강제와류(Forced Vortex)를 형성하여 반대측 즉, 저온토출부(39)측으로 유동하여 저온토출부(39)를 통해 토출된다. On the other hand, when the outside temperature is a relatively low first temperature, for example, 5 ° C or less, the compressed refrigerant flows into the indoor heat exchanger 15 to radiate heat and performs heating, and passes through the expansion device 19. While expanding under reduced pressure. At this time, the three-way valve 31 switches the flow path so that the refrigerant flows into the vortex tube 35, and the refrigerant introduced into the inlet portion 37 of the vortex tube 35 is vortexed inside the body 36. The movement is performed, and the flow direction is changed to maintain the free vortex and flow toward the hot discharge portion 38. Some of the refrigerant flowing to the hot discharge portion 38 is discharged to the outside through the hot discharge portion 38, and a portion of the refrigerant flows to the opposite side, that is, the cold discharge portion 39 side by forming a forced vortex therein. And discharged through the low temperature discharge unit 39.

이 때, 강제와류시 및 자유와류시의 냉매의 각속도는 상호 동일하므로 내부의 강제와류상태의 냉매는 각운동량을 손실한 상태로 배출되고, 손실된 각운동량에너지는 외부의 자유와류를 형성하는 냉매에 열로서 전달됨으로써, 바디(36)의 중심측 냉매는 온도가 하강하게 되고 바디(36)의 내경측 냉매는 온도가 상승하게 된다. At this time, the angular velocity of the refrigerant during forced vortex and free vortex is the same, so that the refrigerant in the internal forced vortex state is discharged with the loss of the angular momentum, and the lost angular momentum energy is heated by the refrigerant forming the external free vortex. As a result, the coolant in the center side of the body 36 is lowered in temperature, and the coolant in the inner diameter side of the body 36 is raised in temperature.

고온토출부(38)를 통해 토출된 냉매는 실외열교환기(17)의 내부로 유입되어 실외열교환기(17)의 온도를 상승시켜 실외열교환기(17) 표면에 성에가 착상되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 결과적으로 압축기(11)의 흡입측 온도를 상승시켜 실외온도가 낮거나 한냉지에서도 난방능력을 향상시키게 된다. 저온토출부(39)로 토출된 냉매는 실외열교환기(17)를 경유한 냉매와 합류하여 사방밸브(13)를 경유해 압축기(11)의 흡입측으로 유입된다. The refrigerant discharged through the hot discharge unit 38 is introduced into the outdoor heat exchanger 17 to increase the temperature of the outdoor heat exchanger 17 to prevent frost on the surface of the outdoor heat exchanger 17. Instead, as a result, the suction side temperature of the compressor 11 is increased to improve the heating capacity even when the outdoor temperature is low or cold. The refrigerant discharged to the low temperature discharge unit 39 joins the refrigerant via the outdoor heat exchanger 17 and flows into the suction side of the compressor 11 via the four-way valve 13.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기의 토출측에 연결되는 사방밸브와, 상기 사방밸브의 토출측에 연결되는 실내열교환기와, 상기 사방밸브의 토출측에 연결되는 실외열교환기와, 난방시 냉매의 유동방향에 대해 상기 실내열교환기의 하류측에 배치되는 팽창장치를 구비한 냉난방 겸용 공기조화기에 있어서, 난방시 상기 팽창장치의 하류측에 유입부가 연결되고 저온토출부는 상기 실외열교환기의 유출측에 연결되며 고온토출부는 상기 실외열교환기의 유입측에 연결되는 보텍스튜브와; 난방시 일측은 상기 보텍스튜브의 유입측의 상류측에 연결되고 타측은 상기 실외열교환기의 유입측에 연결되는 우회유로와; 난방시 냉매의 유동방향에 대해 유입측이 상기 팽창장치의 유출측에 연결되고 제1토출측은 상기 보텍스튜브의 유입측에 연결되고 제2토출측은 상기 우회유로에 연결되며, 난방시 외기 온도가 제1온도 이하인 경우, 상기 팽창장치를 경유한 냉매가 상기 보텍스튜브로 유동되고, 상기 제1온도를 초과하는 경우 상기 우회유로를 따라 유동하도록 유로를 절환하는 삼방밸브와; 난방시 상기 고온토출부 및 상기 저온토출부의 각 하류측에 배치되어 냉매의 역류를 방지하는 1체크밸브 및 제2체크밸브를 포함하도록 함으로써, 난방 시 감압된 저온의 냉매의 온도를 상승시킬 수 있어 상대적으로 낮은 외기 온도에서도 난방운전이 가능하고 제상 주기를 연장할 수 있어 제상 운전에 기인한 난방중단을 억제시킬 수 있는 보텍스튜브를 구비한 냉난방 겸용 공기조화기가 제공된다. As described above, according to the present invention, a compressor for compressing a refrigerant, a four-way valve connected to the discharge side of the compressor, an indoor heat exchanger connected to the discharge side of the four-way valve, and an outdoor heat exchange connected to the discharge side of the four-way valve A combined air conditioning and air conditioner having an expansion device disposed downstream of the indoor heat exchanger with respect to a flow direction of the refrigerant during heating, wherein the inlet part is connected to the downstream side of the expansion device during heating and the low temperature discharge part is connected to the outdoor unit. A vortex tube connected to an outlet side of the heat exchanger and connected to an inlet side of the outdoor heat exchanger; A bypass passage connected to an upstream side of an inflow side of the vortex tube while the heating side is connected to an inflow side of the outdoor heat exchanger; The inlet side is connected to the outlet side of the expansion device in the heating direction of the refrigerant during heating, the first outlet side is connected to the inlet side of the vortex tube and the second outlet side is connected to the bypass flow path, A three-way valve for switching the flow path so that the refrigerant passing through the expansion device flows into the vortex tube when the temperature is less than one temperature, and flows along the bypass flow path when the temperature exceeds the first temperature; It is possible to increase the temperature of the low-temperature refrigerant at reduced pressure during heating by including a first check valve and a second check valve disposed on each downstream side of the hot discharge portion and the cold discharge portion to prevent the backflow of the refrigerant during heating. It is possible to provide heating operation at a relatively low outside temperature and to extend the defrosting period, thereby providing a dual air conditioning and air conditioner having a vortex tube that can suppress the heating interruption caused by the defrosting operation.

도 1은 종래의 냉난방 겸용 공기조화기의 냉동사이클 구성의 일 예를 도시한 도면,1 is a view showing an example of a refrigeration cycle configuration of a conventional air-conditioning combined air conditioner,

도 2는 종래의 냉난방 겸용 공기조화기의 냉동사이클의 구성의 다른 예를 도시한 도면,2 is a view showing another example of the configuration of a refrigeration cycle of a conventional air-conditioning combined air conditioner,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보텍스튜브를 구비한 냉난방 겸용 공기조화기의 냉동사이클 구성도, 3 is a configuration of a refrigeration cycle of a combined air conditioning and air conditioner having a vortex tube according to an embodiment of the present invention,

도 4는 도 3의 보텍스튜브의 확대단면도이다.4 is an enlarged cross-sectional view of the vortex tube of FIG. 3.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

11 : 압축기 13 : 사방밸브11: compressor 13: four-way valve

15 : 실내열교환기 17 : 실외열교환기15: indoor heat exchanger 17: outdoor heat exchanger

19 : 팽창장치 31 : 삼방밸브19 expansion device 31 three-way valve

33 : 우회유로 35 : 보텍스튜브33: bypass flow 35: vortex tube

41 : 제1체크밸브 43 : 제2체크밸브41: first check valve 43: second check valve

Claims (4)

냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기의 토출측에 연결되는 사방밸브와, 상기 사방밸브의 토출측에 연결되는 실내열교환기와, 상기 사방밸브의 토출측에 연결되는 실외열교환기와, 난방시 냉매의 유동방향에 대해 상기 실내열교환기의 하류측에 배치되는 팽창장치를 구비한 냉난방 겸용 공기조화기에 있어서, 난방시 상기 팽창장치의 하류측에 유입부가 연결되고 저온토출부는 상기 실외열교환기의 유출측에 연결되며 고온토출부는 상기 실외열교환기의 유입측에 연결되는 보텍스튜브와; 난방시 일측은 상기 보텍스튜브의 유입측의 상류측에 연결되고 타측은 상기 실외열교환기의 유입측에 연결되는 우회유로와; 난방시 냉매의 유동방향에 대해 유입측이 상기 팽창장치의 유출측에 연결되고 제1토출측은 상기 보텍스튜브의 유입측에 연결되고 제2토출측은 상기 우회유로에 연결되며, 난방시 외기 온도가 제1온도 이하인 경우, 상기 팽창장치를 경유한 냉매가 상기 보텍스튜브로 유동되고, 상기 제1온도를 초과하는 경우 상기 우회유로를 따라 유동하도록 유로를 절환하는 삼방밸브와; 난방시 상기 고온토출부 및 상기 저온토출부의 각 하류측에 배치되어 냉매의 역류를 방지하는 1체크밸브 및 제2체크밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 보텍스튜브를 구비한 냉난방 겸용 공기조화기. A compressor for compressing the refrigerant, a four-way valve connected to the discharge side of the compressor, an indoor heat exchanger connected to the discharge side of the four-way valve, an outdoor heat exchanger connected to the discharge side of the four-way valve, and a flow direction of the refrigerant during heating In a combined air conditioning and air conditioner having an expansion device disposed downstream of the indoor heat exchanger, an inlet is connected to a downstream side of the expansion device during heating and a low temperature discharge part is connected to an outlet side of the outdoor heat exchanger and discharges at a high temperature. The vortex tube is connected to the inlet side of the outdoor heat exchanger; A bypass passage connected to an upstream side of an inflow side of the vortex tube while the heating side is connected to an inflow side of the outdoor heat exchanger; The inlet side is connected to the outlet side of the expansion device in the heating direction of the refrigerant during heating, the first outlet side is connected to the inlet side of the vortex tube and the second outlet side is connected to the bypass flow path, A three-way valve for switching the flow path so that the refrigerant passing through the expansion device flows into the vortex tube when the temperature is less than one temperature, and flows along the bypass flow path when the temperature exceeds the first temperature; And a first check valve and a second check valve disposed at each downstream side of the high temperature discharge unit and the low temperature discharge unit to prevent a backflow of the refrigerant during heating. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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