KR100528292B1 - Heat-pump type air conditioner - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실외 열교환기 측에서 냉매의 흡열량을 증가시켜 난방효율이 높은 히트펌프식 공기조화기를 제공하기 위한 것이다. The present invention is to provide a heat pump type air conditioner having a high heating efficiency by increasing the endothermic amount of the refrigerant at the outdoor heat exchanger side.
본 발명에 따른 히트펌프식 공기조화기는 압축기와, 실내 열교환기와, 팽창밸브와, 실외 열교환기가 냉동사이클을 이루도록 순차로 배열되고, 이들 사이의 냉매순환 방향을 전환하기 위한 4방밸브를 구비하는 히트펌프 사이클과; The heat pump type air conditioner according to the present invention is a heat including a compressor, an indoor heat exchanger, an expansion valve, and an outdoor heat exchanger sequentially arranged to form a refrigeration cycle, and a four-way valve for switching a refrigerant circulation direction therebetween. A pump cycle;
상기 실외 열교환기를 우회하는 분기관과; A branch pipe bypassing the outdoor heat exchanger;
상기 분기관을 지나는 냉매를 가열하기 위한 CO2냉동사이클을 포함하는 것을 특징으로 한다.It characterized in that it comprises a CO 2 refrigeration cycle for heating the refrigerant passing through the branch pipe.
Description
본 발명은 히트펌프식 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 겨울철 난방운전시 실외 온도가 영하 이하의 매우 낮은 온도일 때 발생하는 난방효율 저하를 방지하기 위한 냉매가열장치에 관한 것이다The present invention relates to a heat pump type air conditioner, and more particularly, to a refrigerant heating device for preventing a decrease in heating efficiency caused when an outdoor temperature is very low below zero during a winter heating operation.
히트펌프식 공기조화기는 여름철 냉방뿐만 아니라 겨울철의 난방도 겸할 수 있도록 냉동사이클 상에서 냉매의 순환방향을 전환할 수 있도록 구성한 장치이다. Heat pump type air conditioner is a device configured to change the circulation direction of the refrigerant in the refrigeration cycle to serve not only in summer cooling but also in winter heating.
그 일반적인 구조는 도1에 도시된 바와 같이 기체 상태의 냉매를 압축하기 위한 압축기(11)와, 실내측 공기와 열교환하기 위한 실내 열교환기(12)와, 냉매를 감압하기 위한 제1,2팽창밸브(13,14)와, 실외측 공기와 열교환하기 위한 실외 열교환기(15)가 냉매배관에 의해 순차로 연결되어 하나의 폐회로를 이루도록 구성된다. 압축기(11) 측에는 압축기(11)로 흡입되는 냉매 중의 액냉매를 걸러내기 위한 어큐뮬레이터(17)와, 압축기(11)에서 흡입, 토출되는 냉매의 흡입, 토출 방향을 조절하여 냉방모드와 난방모드간의 전환을 위한 4방밸브(16)가 마련된다. 팽창밸브(13,14)는 실내 열교환기(12) 측에 마련되는 제1팽창밸브(13)와 실외 열교환기(15) 측에 마련되는 제2팽창밸브(14)를 개별적으로 마련하여 냉방시에는 제2팽창밸브(14)는 완전 개방하고 제1팽창밸브(13)로 냉매를 감압한다. 반대로 난방시에는 제1팽창밸브(13)를 완전 개방하고 제2팽창밸브(14)로 냉매를 감압하게 된다. 상기 구성에 있어서 실내 열교환기(12)와 제1팽창밸브(13)는 실내기(A)에 설치되며, 나머지는 실외기(B)에 설치된다. The general structure thereof includes a compressor 11 for compressing a gaseous refrigerant as shown in FIG. 1, an indoor heat exchanger 12 for heat exchange with indoor air, and first and second expansions for depressurizing the refrigerant. The valves 13 and 14 and the outdoor heat exchanger 15 for heat exchange with the outdoor side air are sequentially connected by the refrigerant pipe to form one closed circuit. On the compressor 11 side, the accumulator 17 for filtering the liquid refrigerant in the refrigerant sucked by the compressor 11 and the suction and discharge directions of the refrigerant suctioned and discharged by the compressor 11 are adjusted to adjust the cooling mode and the heating mode. Four-way valve 16 for switching is provided. The expansion valves 13 and 14 separately provide the first expansion valve 13 provided on the indoor heat exchanger 12 side and the second expansion valve 14 provided on the outdoor heat exchanger 15 side for cooling. The second expansion valve 14 is fully opened and the refrigerant is depressurized by the first expansion valve 13. On the contrary, during heating, the first expansion valve 13 is completely opened and the refrigerant is depressurized by the second expansion valve 14. In the above configuration, the indoor heat exchanger 12 and the first expansion valve 13 are installed in the indoor unit A, and the rest are installed in the outdoor unit B.
여름철 냉방시의 냉매순환 방향은 점선으로 표시한 화살표 방향과 같다. 즉 압축기(11)로부터 토출되는 냉매가 실외 열교환기(15)로 흡입되도록 4방밸브(16)를 조절하여 실외 열교환기(15)에서 냉매의 응축이 일어나도록 하고, 응축된 냉매는 제2팽창밸브(14)를 지나 제1팽창밸브(13)에서 감압된 후 실내 열교환기(12)에서 증발하면서 실내 공기로부터 열을 빼앗아 냉방을 수행하게 된다. 실내 열교환기(12)를 지난 냉매는 4방밸브(16)를 지나 어큐뮬레이터(17)에 의해 액냉매가 분리된 후 다시 압축기(11)로 흡입되어 압축된다. The coolant circulation direction during summer cooling is the same as the arrow direction indicated by the dotted line. That is, by adjusting the four-way valve 16 so that the refrigerant discharged from the compressor 11 is sucked into the outdoor heat exchanger 15, condensation of the refrigerant occurs in the outdoor heat exchanger 15, and the condensed refrigerant has a second expansion. After depressurizing the first expansion valve 13 through the valve 14, the indoor heat exchanger 12 evaporates and takes heat from the indoor air to perform cooling. The refrigerant passing through the indoor heat exchanger (12) passes through the four-way valve (16), the liquid refrigerant is separated by the accumulator (17) and then sucked back into the compressor (11) and compressed.
한편, 겨울철 난방시에는 냉매순환 방향이 실선으로 표시한 화살표 방향과 같다. 즉 압축기(11)에서 토출되는 냉매가 실내 열교환기(12)로 흡입되도록 4방밸브(16)를 조절하여 실내 열교환기(12)에서 냉매의 응축이 일어나면서 실내공기에 열을 공급하여 난방작용이 수행된다. 실내 열교환기(12)를 지난 냉매는 제1팽창밸브(13)를 지나 제2팽창밸브(14)에서 감압된 후, 실외 열교환기(15)와, 4방밸브(16)와, 어큐뮬레이터(17)를 순차로 지나 다시 압축기(11)로 흡입된다. On the other hand, during the winter heating, the refrigerant circulation direction is the same as the arrow direction indicated by the solid line. That is, by adjusting the four-way valve 16 so that the refrigerant discharged from the compressor 11 is sucked into the indoor heat exchanger 12, condensation of the refrigerant occurs in the indoor heat exchanger 12 to supply heat to the indoor air, thereby heating the air. This is done. After the refrigerant passing through the indoor heat exchanger (12) is depressurized by the second expansion valve (14) through the first expansion valve (13), the outdoor heat exchanger (15), the four-way valve (16), and the accumulator (17). ) Is sequentially sucked back into the compressor (11).
이처럼 냉방과 난방 기능을 겸하고 있는 히트펌프식 공기조화기에 있어서, 일반적으로 여름철 냉방시에는 효율상의 큰 문제가 없으나, 겨울철 난방시에 실외온도가 급격히 떨어지면 실외 열교환기(15)에서의 흡열량이 줄어들어 난방효율이 급격히 떨어지는 문제가 있었다. 또한 실외 열교환기(15)에서의 흡열량이 줄어들면 증발압력과 응축압력에 이상 저하가 발생하여 압축기(11)가 정상운전상태로 운전되지 못하여 압축기(11) 운전에 신뢰성이 저하되는 문제가 있었다.In this heat pump type air conditioner which has both cooling and heating functions, there is generally no big problem in efficiency during cooling in summer, but when the outdoor temperature drops sharply during winter heating, the endothermic amount in the outdoor heat exchanger 15 decreases and the heating is performed. There was a problem that the efficiency drops sharply. In addition, when the endothermic amount in the outdoor heat exchanger 15 decreases, abnormal decreases occur in the evaporation pressure and the condensation pressure, and thus the compressor 11 may not be operated in a normal operation state, thereby causing a problem in that the reliability of the compressor 11 is deteriorated.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적 중 하나는 실외 열교환기 측에서 냉매의 흡열량을 증가시켜 난방효율이 높은 히트펌프식 공기조화기를 제공하는 것이다. The present invention is to solve this problem, one of the objects of the present invention is to provide a heat pump type air conditioner with a high heating efficiency by increasing the endothermic amount of the refrigerant at the outdoor heat exchanger side.
본 발명의 또 다른 목적은 히트펌프 사이클의 증발압력과 응축압력의 이상 저하를 방지하여 압축기 운전의 신뢰성이 높은 히트펌프식 공기조화기를 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide a heat pump type air conditioner having high reliability of compressor operation by preventing abnormally lowering of the evaporation pressure and condensation pressure of the heat pump cycle.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 히트펌프식 공기조화기는 압축기와, 실내 열교환기와, 팽창밸브와, 실외 열교환기가 냉동사이클을 이루도록 순차로 배열되고, 이들 사이의 냉매순환 방향을 전환하기 위한 4방밸브를 구비하는 히트펌프 사이클과; Heat pump type air conditioner according to the present invention for achieving this purpose is arranged in sequence so as to form a refrigeration cycle, the compressor, the indoor heat exchanger, the expansion valve, and the outdoor heat exchanger, 4 for switching the refrigerant circulation direction therebetween A heat pump cycle having a discharge valve;
상기 실외 열교환기를 우회하는 분기관과; A branch pipe bypassing the outdoor heat exchanger;
상기 분기관을 지나는 냉매를 가열하기 위한 CO2냉동사이클을 포함하는 것을 특징으로 한다.It characterized in that it comprises a CO 2 refrigeration cycle for heating the refrigerant passing through the branch pipe.
또한, 상기 CO2냉동사이클은 CO2냉매를 압축하기 위한 보조압축기와, 압축된 CO2냉매와 상기 분기관을 지나는 냉매가 서로 열교환되어 상기 분기관을 지나는 냉매가 가열되도록 하기 위한 제1열교환기와, 상기 제1열교환기로부터의 CO2냉매를 감압하기 위한 보조팽창밸브와, 상기 보조팽창밸브로부터의 CO2냉매에 열을 공급하기 위한 제2열교환기를 포함하는 것을 특징으로 한다 .In addition, the CO 2 refrigeration cycle of the refrigerant passing through the secondary compressor and the compressed CO 2 refrigerant and said manifold for compressing a CO 2 refrigerant is heat exchange with each other the first heat exchanger for allowing heat of the refrigerant passing through the branch pipe And an auxiliary expansion valve for depressurizing the CO 2 refrigerant from the first heat exchanger, and a second heat exchanger for supplying heat to the CO 2 refrigerant from the auxiliary expansion valve.
또한, 상기 팽창밸브는 여름철 냉방 시에 상기 실내 열교환기로 유입되는 냉매를 감압하기 위한 제1팽창밸브와, 겨울철 난방 시에 상기 실외 열교환기로 유입되는 냉매를 감압하기 위한 제2팽창밸브를 개별적으로 구비하는 것을 특징으로 한다. The expansion valve may further include a first expansion valve for depressurizing the refrigerant flowing into the indoor heat exchanger during summer cooling and a second expansion valve for depressurizing the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger during winter heating. Characterized in that.
또한, 상기 분기관에는 상기 제1열교환기로 유입되는 냉매를 감압하기 위한 제3팽창밸브가 구비되고, 상기 분기관으로 흐르는 냉매 유량은 상기 제2팽창밸브와 상기 제3팽창밸브의 개도 조절을 통해 이루어지는 것을 특징으로 한다. In addition, the branch pipe is provided with a third expansion valve for reducing the refrigerant flowing into the first heat exchanger, the flow rate of the refrigerant flowing through the branch pipe through the opening degree adjustment of the second expansion valve and the third expansion valve. Characterized in that made.
또한, 상기 제1,2,3팽창밸브는 다단계로 개도조절이 가능한 전자팽창밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the first, second, third expansion valve is characterized in that it comprises an electronic expansion valve that can be adjusted in multiple stages.
또한, 상기 분기관은 일단이 상기 제1팽창밸브와 상기 제2팽창밸브 사이에 연결되고 타단은 상기 실외 열교환기와 상기 4방밸브 사이에 연결된 것을 특징으로 한다. In addition, the branch pipe is characterized in that one end is connected between the first expansion valve and the second expansion valve and the other end is connected between the outdoor heat exchanger and the four-way valve.
또한, 상기 가열장치는 상기 압축기와 상기 실외열교환기가 설치되는 실외기에 일체로 형성된 것을 특징으로 한다. In addition, the heating device is characterized in that formed integrally with the outdoor unit in which the compressor and the outdoor heat exchanger is installed.
이하에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 히트펌프식 공기조화기를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a heat pump type air conditioner according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 히트펌프식 공기조화기의 구성을 도시한 개략도이다. 이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 히트펌프식 공기조화기는 통상의 히트펌프 사이클을 구성하는 실내 열교환기(22), 실외 열교환기(25), 압축기(21) 및 제1,2팽창밸브(23,24)와 이들 사이의 냉매 순환을 위한 주냉매배관(28)을 구비한다. 압축기(21) 측에는 히트펌프 사이클의 냉매순환방향의 전환을 위한 4방밸브(26)와, 압축기(21)로 유입되는 냉매에서 액냉매를 분리하기 위한 어큐뮬레이터(27)가 구비된다. 실내 열교환기(22)와 제1팽창밸브(23)는 실내기(A)에 설치되고, 실외 열교환기(25)와, 압축기(21), 제2팽창밸브(24), 4방밸브(26), 어큐뮬레이터(27) 등은 실외기(B)에 마련된다. Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of a heat pump type air conditioner according to an embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the heat pump air conditioner according to the present invention includes an indoor heat exchanger 22, an outdoor heat exchanger 25, a compressor 21, and a first and second expansion valves constituting a normal heat pump cycle ( 23 and 24 and main refrigerant pipes 28 for circulating refrigerant therebetween. The compressor 21 is provided with a four-way valve 26 for changing the refrigerant circulation direction of the heat pump cycle, and an accumulator 27 for separating the liquid refrigerant from the refrigerant flowing into the compressor 21. The indoor heat exchanger 22 and the first expansion valve 23 are installed in the indoor unit A, the outdoor heat exchanger 25, the compressor 21, the second expansion valve 24, and the four-way valve 26. The accumulator 27 and the like are provided in the outdoor unit B.
상기한 구성들은 통상의 히트펌프 사이클의 구성과 동일한데, 본 발명에 따른 히트펌프식 공기조화기에 있어서는 겨울철 난방시에 실외 열교환기(25)로 유입되는 냉매의 일부 혹은 전부를 우회시켜 냉매를 가열할 수 있도록, 실외 열교환기(25)를 우회하는 분기관(31)과, 이 분기관(31)을 지나는 냉매를 가열하기 위한 냉매가열장치(C)를 구비한다. The above configurations are the same as those of the conventional heat pump cycle. In the heat pump type air conditioner according to the present invention, the refrigerant is heated by bypassing part or all of the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 25 during winter heating. A branch pipe 31 bypassing the outdoor heat exchanger 25 and a refrigerant heater C for heating the refrigerant passing through the branch pipe 31 can be provided.
분기관(31)은 일단이 제1,2팽창밸브(23,24) 사이에서 분기하도록 마련되고, 타단은 실외 열교환기(25)와 4방밸브(26) 사이에서 합류하도록 마련된다. 분기관(31)에는 유입된 냉매가 감압된 후 가열되도록 하기 위한 제3팽창밸브(32)가 마련된다. The branch pipe 31 is provided so that one end may branch between the first and second expansion valves 23 and 24, and the other end may be joined between the outdoor heat exchanger 25 and the four-way valve 26. The branch pipe 31 is provided with a third expansion valve 32 to allow the introduced refrigerant to be decompressed and then heated.
냉매가열장치(C)는 제1,2열교환기(42,44)와, 보조압축기(41)와, 보조팽창밸브(43)가 하나의 냉동사이클을 이루도록 보조냉매배관(45)에 의해 연결된다. 보조압축기(41)에서 압축된 냉매는 제1열교환기(42)에서 냉각된 후 보조팽창밸브(43)에서 감압되어 제2열교환기(44)에서 실외 공기에 의해 가열된 후 다시 압축기(21)로 흡입된다. 이 냉매가열장치(C)를 구성하는 냉동사이클에 있어서의 냉매는 CO2를 사용하는 것을 특징으로 하는데, CO2냉동사이클은 난방시의 성적계수(COP, Coefficient Of Performance)가 R-22와 같은 일반적인 냉매를 사용하는 냉동사이클에 비하여 높기 때문에 전체적인 효율 향상에 기여하게 된다. 냉매가열장치(C)에서 분기관(31)을 지나는 냉매의 가열은 제1열교환기(42)에서 일어난다. 즉 제1열교환기(42)에서는 분기관(31)으부터 유입된 저온의 히트펌프 사이클 냉매와, 보조냉매배관(45)에서 유입된 고온의 CO2냉매가 서로 열교환되면서 분기관(31)의 냉매가 가열된다. 제1열교환기(42)에서 열교환되는 두 냉매는 서로 혼합되는 것이 아니라 단지 열교환을 할 뿐이다.The refrigerant heating device (C) is connected by the auxiliary refrigerant pipe (45) so that the first and second heat exchangers (42, 44), the auxiliary compressor (41), and the auxiliary expansion valve (43) form one refrigeration cycle. . The refrigerant compressed in the auxiliary compressor (41) is cooled in the first heat exchanger (42), decompressed in the auxiliary expansion valve (43), heated by outdoor air in the second heat exchanger (44), and then again in the compressor (21). Is inhaled. The refrigerant in the refrigeration cycle constituting the refrigerant heater (C) is characterized in that the use of CO 2 , the CO 2 refrigeration cycle has a coefficient of coefficient (COP, Coefficient Of Performance) at heating such as R-22 Compared with the refrigeration cycle using a common refrigerant is high, thereby contributing to the overall efficiency improvement. The heating of the refrigerant passing through the branch pipe 31 in the refrigerant heating device C takes place in the first heat exchanger 42. That is, in the first heat exchanger 42, the low temperature heat pump cycle refrigerant introduced from the branch pipe 31 and the high temperature CO 2 refrigerant introduced from the auxiliary refrigerant pipe 45 exchange heat with each other. The refrigerant is heated. The two refrigerants heat exchanged in the first heat exchanger 42 are not mixed with each other but merely heat exchange.
상기 제1,2,3팽창밸브(23,24,32)와 보조팽창밸브(43)는 필요에 따라 냉매의 유량을 조절할 수 있도록 전자팽창밸브로 구성하는 것이 바람직하다. The first, second, third expansion valves (23, 24, 32) and the auxiliary expansion valve 43 is preferably configured as an electromagnetic expansion valve to adjust the flow rate of the refrigerant as needed.
그리고 상기 냉매가열장치(C)는 실외기(B)와 별도로 구성할 수도 있겠으나 장치를 콤팩트하게 구성하기 위하여 실외기(B)와 일체화하는 것이 바람직하다. The refrigerant heating device (C) may be configured separately from the outdoor unit (B), but it is preferable to integrate the outdoor unit (B) in order to configure the device compactly.
이하에서는 상기 실시예에 따른 히트펌프식 공기조화기의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the heat pump type air conditioner according to the embodiment.
여름철 냉방시에는 주로 히트 펌프 사이클 만을 이용하여 냉방을 수행하게 된다. 즉 압축기(21)에서 압축된 냉매가 실외 열교환기(25)로 보내지도록 4방밸브(26)를 조절하고, 제2팽창밸브(24)는 개방하고 제3팽창밸브(32)는 폐쇄하면 압축된 냉매는 실외 열교환기(25)에서 응축된 후 실내기(A) 측으로 보내진다. 실내기(A) 측에서는 제1팽창밸브(23)를 통해 냉매가 감압된 후 실내 열교환기(22)에서 냉매가 증발하면서 실내 공기를 냉각시키게 된다. 냉매는 다시 실내 열교환기(22)에서 4방밸브(26)를 지나 어큐뮬레이터(27)에서 액냉매가 분리된 후 다시 압축기(21)로 흡입된다. 이러한 냉매의 흐름방향이 점선으로 표시된 화살표로 나타나 있다. When cooling in summer, cooling is mainly performed using only a heat pump cycle. That is, the four-way valve 26 is adjusted so that the refrigerant compressed by the compressor 21 is sent to the outdoor heat exchanger 25, the second expansion valve 24 is opened, and the third expansion valve 32 is closed. The refrigerant is condensed in the outdoor heat exchanger (25) and then sent to the indoor unit (A) side. On the indoor unit (A) side, after the refrigerant is depressurized through the first expansion valve 23, the refrigerant is evaporated in the indoor heat exchanger 22 to cool the indoor air. The refrigerant is again sucked into the compressor 21 after the liquid refrigerant is separated from the accumulator 27 through the four-way valve 26 in the indoor heat exchanger 22. The flow direction of this refrigerant is shown by the arrow indicated by the dotted line.
한편 겨울철 난방 시에는 필요에 따라 냉매가열장치(C)를 선택적으로 사용하여 난방을 수행한다. 실외온도가 비교적 높을 경우에는 냉매가열장치(C)를 사용하지 않고 히트펌프 사이클만으로 난방을 수행하게 된다. 즉 제1팽창밸브(23)는 완전 개방하고, 제3팽창밸브(32)는 완전 폐쇄하면 냉매는 분기관(31) 측으로 순환하지 못하고 주냉매 배관을 통해서만 순환하게 된다. 이때 압축기(21)에서 압축된 냉매는 실내 열교환기(22)로 흘러가도록 4방밸브(26)를 조절한다. 실내 열교환기(22)에서는 냉매가 응축되면서 실내공기에 열을 공급하여 난방이 이루어진다. 응축된 냉매는 제2팽창밸브(24)에서 감압된 후 실외 열교환기(25)에서 증발된 후 압축기(21)로 흡입된다. On the other hand, when heating in winter, if necessary, the refrigerant heating device (C) is selectively used to perform heating. When the outdoor temperature is relatively high, the heating is performed only by the heat pump cycle without using the refrigerant heater (C). That is, when the first expansion valve 23 is completely open and the third expansion valve 32 is completely closed, the refrigerant does not circulate to the branch pipe 31 and only circulates through the main refrigerant pipe. At this time, the refrigerant compressed by the compressor 21 adjusts the four-way valve 26 to flow to the indoor heat exchanger (22). In the indoor heat exchanger (22), heat is supplied by supplying heat to the indoor air while the refrigerant is condensed. The condensed refrigerant is depressurized by the second expansion valve 24 and then evaporated by the outdoor heat exchanger 25 and then sucked into the compressor 21.
그런데 실외온도가 영하의 매우 낮은 온도로 떨어질 경우는 실외 열교환기(25)에서의 흡열량이 적기 때문에 냉매에 열을 공급하기 위한 냉매가열장치(C)가 동작하게 된다. 이때는 제3팽창밸브(32)가 개방되어 주냉매배관(28)을 순환하던 냉매가 분기관(31)을 통해서도 흐르게 된다. 즉 실내 열교환기(22)에서 응축된 냉매는 실외 열교환기(25)와 냉매가열장치(C)의 제1열교환기(42)로 흐르게된다. 이때 두 열교환기(25,42)로 보내지는 냉매의 양은 실외 온도 조건에 따라 결정되는데 실외 온도가 낮을수록 제1열교환기(42) 측으로 더 많은 양의 냉매를 보내게 된다. 이러한 냉매 유량의 조절은 제2팽창밸브(24)와 제3팽창밸브(32)의 개도를 조절함으로써 이루어지게 된다. 냉매가열장치(C)에서는 CO2냉동사이클이 동작하게 된다. 즉 보조압축기(41)에서 압축된 CO2냉매가 제1열교환기(42)로 유입되어 분기관(31)을 지나는 히트펌프 사이클의 냉매에 열을 공급하고 냉각된 CO2냉매는 보조팽창밸브(43)에서 감압되어 제2열교환기(44)에서 가열된 후 다시 압축기(21)로 흡입된다. 이러한 히트펌프 사이클에서 냉매 흐름 방향이 실선으로 표시한 화살표로 나타나 있다.However, when the outdoor temperature drops to a very low temperature below zero, the heat absorbing amount in the outdoor heat exchanger 25 is small, so that the refrigerant heating device C for supplying heat to the refrigerant is operated. At this time, the third expansion valve 32 is opened so that the refrigerant circulating through the main refrigerant pipe 28 also flows through the branch pipe 31. That is, the refrigerant condensed in the indoor heat exchanger 22 flows to the outdoor heat exchanger 25 and the first heat exchanger 42 of the refrigerant heating device C. At this time, the amount of refrigerant sent to the two heat exchangers 25 and 42 is determined according to the outdoor temperature condition. The lower the outdoor temperature, the larger amount of refrigerant is sent to the first heat exchanger 42. The adjustment of the refrigerant flow rate is made by adjusting the opening degree of the second expansion valve 24 and the third expansion valve 32. In the refrigerant heating device (C), the CO 2 refrigeration cycle is operated. That is, the CO 2 refrigerant compressed by the auxiliary compressor (41) flows into the first heat exchanger (42) to supply heat to the refrigerant of the heat pump cycle passing through the branch pipe (31), and the cooled CO 2 refrigerant is an auxiliary expansion valve ( 43 is heated in the second heat exchanger 44 and then sucked back into the compressor 21. In this heat pump cycle, the direction of refrigerant flow is indicated by the arrow indicated by the solid line.
이와 같이, 본 발명에 따른 히트펌프식 공기조화기는 겨울철 난방시 실외온도가 영하 이하의 매우 낮은 온도로 내려갈 때, 실외 열교환기(25)를 우회하는 분기관(31)에서 별도의 냉매가열장치(C)를 통하여 냉매를 가열하기 때문에 히트펌프 사이클의 냉매에 충분한 열이 전달 된다. 따라서 겨울철 실외 온도가 영하 이하의 낮은 온도일 때 발생하는 난방효율의 저하를 방지할 수 있다. 그리고 히트 펌프 사이클 상의 응축압력 및 증발 압력의 이상 저하가 방지 되어 압축기(21)의 신뢰성이 확보될 수 있다. As described above, the heat pump type air conditioner according to the present invention has a separate refrigerant heating device in the branch pipe 31 bypassing the outdoor heat exchanger 25 when the outdoor temperature is lowered to a very low temperature below zero during heating in winter. Since the refrigerant is heated through C), sufficient heat is transferred to the refrigerant of the heat pump cycle. Therefore, it is possible to prevent a decrease in heating efficiency that occurs when the outdoor temperature in winter is low below zero. In addition, an abnormal drop in the condensation pressure and the evaporation pressure on the heat pump cycle may be prevented, thereby ensuring the reliability of the compressor 21.
또한, 본 발명에 따른 냉매가열장치(C)의 CO2냉동사이클은 R-22와 같이 일반적인 냉매를 사용하는 히트펌프 사이클에 비하여 성적계수가 높기 때문에 냉매가열장치(C)가 없는 히트펌프식 공기조화기에 비하여 장치의 전체적인 효율이 향상되는 효과가 있다 .In addition, since the CO 2 refrigeration cycle of the refrigerant heating device (C) according to the present invention has a higher coefficient of performance than a heat pump cycle using a common refrigerant such as R-22, the heat pump type air without the refrigerant heating device (C). Compared to the harmonizer, the overall efficiency of the device is improved.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 히트펌프식 공기조화기는 히트펌프 사이클 상에서 실외열교환기를 우회하는 분기관과, 이 분기관을 지나는 냉매를 가열할 수 있는 냉매가열장치를 구비하고 있어서 겨울철 실외온도가 영하로 매우 낮게 떨어지더라도 히트펌프 사이클의 난방효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. As described in detail above, the heat pump type air conditioner according to the present invention includes a branch pipe bypassing the outdoor heat exchanger on a heat pump cycle, and a refrigerant heating device capable of heating the refrigerant passing through the branch pipe. Even if the temperature drops very low below zero, the heating efficiency of the heat pump cycle can be prevented from being lowered.
또한, 냉매가열장치를 통하여 가열된 가열된 냉매가 히트펌프 사이클에 공급되기 때문에 응축압력 및 증발압력의 이상 저하가 방지되어 압축기의 신뢰성이 확보되는 효과가 있다. In addition, since the heated refrigerant, which is heated through the refrigerant heater, is supplied to the heat pump cycle, an abnormal drop in the condensation pressure and the evaporation pressure is prevented, thereby ensuring the reliability of the compressor.
또한, 성적계수가 높은 CO2냉동사이클을 이용하여 냉매를 가열하기 때문에 장치의 전체적인 효율이 향상되는 효과가 있다.In addition, since the refrigerant is heated by using a CO 2 refrigeration cycle having a high coefficient of performance, the overall efficiency of the apparatus is improved.
도1은 일반적인 히트펌프식 공기조화기의 구성을 도시한 개략도. Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of a typical heat pump type air conditioner.
도2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 히트펌프식 공기조화기의 구성을 도시한 개략도. Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of a heat pump type air conditioner according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
21: 압축기 22: 실내 열교환기21: Compressor 22: Indoor Heat Exchanger
23,24: 제1,2팽창밸브 25: 실외 열교환기23, 24: first and second expansion valve 25: outdoor heat exchanger
26: 4방밸브 27: 어큐뮬레이터26: 4-way valve 27: accumulator
31: 분기관 32: 제3팽창밸브31: branch pipe 32: third expansion valve
41: 보조압축기 42: 제1열교환기41: auxiliary compressor 42: first heat exchanger
43: 보조팽창밸브 44: 제2열교환기43: auxiliary expansion valve 44: second heat exchanger
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