KR101103439B1 - Heat pump system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉난방이 모두 가능한 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉방운전시와 난방운전시의 냉매 흐름을 서로 분리하기 위한 각종 밸브 및 냉매관은 물론, 구성이 복잡하고 고가인 수액기를 불필요하게 함으로써, 냉매 싸이클을 단순화하고, 냉매 싸이클의 신뢰성을 향상시키며, 설비 비용을 저감시킬 수 있는 히트펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump system capable of both heating and cooling, and more particularly, various valves and refrigerant tubes for separating refrigerant flows during cooling operation and heating operation, as well as complicated and expensive receivers are unnecessary. By doing so, the present invention relates to a heat pump system that can simplify the refrigerant cycle, improve the reliability of the refrigerant cycle, and reduce the equipment cost.

이를 위해, 본 발명에 따른 히트펌프 시스템은, 냉매를 압축하는 압축기(compressor)와, 냉방 또는 난방운전에 따라 상기 압축기에서 출력된 냉매의 흐름 방향을 조절하는 분기밸브와, 상기 냉매를 응축시키는 응축기(condenser)와, 상기 냉매를 증발시키는 증발기(evaporator)와, 상기 냉방운전시에는 제1방향으로 흐르는 냉매를 팽창시키고, 상기 난방운전시에는 상기 제1방향과 반대인 제2방향으로 흐르는 냉매를 팽창시키는 양방향 팽창밸브 및 냉매를 순환시키는 냉매관을 포함하는 것을 특징으로 한다.To this end, the heat pump system according to the present invention, a compressor (compressor) for compressing the refrigerant, a branch valve for controlling the flow direction of the refrigerant output from the compressor in accordance with the cooling or heating operation, and a condenser condensing the refrigerant a condenser, an evaporator for evaporating the refrigerant, and a refrigerant flowing in a first direction during the cooling operation, and a refrigerant flowing in a second direction opposite to the first direction during the heating operation. It characterized in that it comprises a two-way expansion valve for expanding and a refrigerant pipe for circulating the refrigerant.

히트펌프, 냉난방, 냉매, 양방향 팽창밸브, 팽창탱크, 에어벤트 Heat pump, heating and cooling, refrigerant, bidirectional expansion valve, expansion tank, air vent

Description

히트펌프 시스템{Heat pump system}Heat pump system

본 발명은 냉난방이 모두 가능한 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 특히 냉방운전시와 난방운전시의 냉매 흐름을 서로 분리하기 위한 각종 밸브 및 냉매관은 물론, 구성이 복잡하고 고가인 수액기를 불필요하게 함으로써, 냉매 싸이클을 단순화하고, 냉매 싸이클의 신뢰성을 향상시키며, 설비 비용을 저감시킬 수 있는 히트펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump system capable of both heating and cooling, and in particular, by eliminating complicated valves and expensive receivers, as well as various valves and refrigerant tubes for separating refrigerant flows during cooling and heating operations, The present invention relates to a heat pump system that can simplify refrigerant cycles, improve reliability of refrigerant cycles, and reduce equipment costs.

일반적으로 히트펌프 시스템(heat pump system)은 냉매의 발열 또는 응축열을 이용해 저온의 열원을 고온으로 전달하거나 고온의 열원을 저온으로 전달함으로써, 하나의 장치에서 냉난방을 모두 수행하는 장치를 일컫는 것으로, 최근에는 유가 상승 및 저탄소 녹색성장의 일환으로 화석연료 대신 외부의 공기를 열원으로 하고, 전기를 히트펌프 구동원으로 하는 공기열원 히트펌프 시스템이 많이 사용되고 있다.In general, a heat pump system refers to a device that performs both heating and cooling in one device by transferring a low temperature heat source to a high temperature or a high temperature heat source to a low temperature by using heat of a refrigerant or heat of condensation. As part of the increase in oil prices and low carbon green growth, air heat source heat pump systems using external air as a heat source instead of fossil fuels and electricity as a heat pump driving source are widely used.

이에, 공기열원 히트펌프 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기(11)와, 냉방운전 또는 난방운전에 따라 상기 압축기에서 출력된 냉매의 흐름을 변경하는 4방변 밸브(12)와, 냉방운전시에는 응축기로 동작하고 난방운전시에는 증발기로 동작하는 냉매 대 공기 열교환기(13)를 포함한다.Thus, the air heat source heat pump system, as shown in Figure 1, the compressor 11 for compressing the refrigerant to a high temperature and high pressure, and the four-way to change the flow of the refrigerant output from the compressor in accordance with the cooling operation or heating operation A valve 12 and a refrigerant-to-air heat exchanger 13 that acts as a condenser during the cooling operation and as an evaporator during the heating operation.

또한, 냉매를 일시 저장하였다가 일정한 양의 냉매를 균일하게 공급하는 수액기(14)와, 냉매를 팽창시켜 감압시키는 팽창밸브(15a, 15b)와, 냉방운전시에는 증발기로 동작하고 난방운전시에는 응축기로 동작하는 냉매 대 물 열교환기(16) 및 압축기에 가스 상태의 냉매만을 공급하는 어큐뮬레이터(17)를 포함함으로써, 냉매 싸이클을 형성한다.In addition, the receiver 14 temporarily stores the refrigerant and supplies a constant amount of refrigerant uniformly, expansion valves 15a and 15b for expanding and depressurizing the refrigerant, and acting as an evaporator during the cooling operation. The refrigerant cycle includes a refrigerant-to-water heat exchanger 16 operating as a condenser and an accumulator 17 for supplying only a gaseous refrigerant to the compressor.

그러나, 이상과 같은 종래의 공기열원 히트펌프 시스템(10)은 냉방운전시 제1냉매 싸이클을 따라 흐르는 냉매를 팽창시키는 냉방용 팽창밸브(15a) 및 난방운전시 제2냉매 싸이클을 따라 흐르는 냉매를 팽창시키는 난방용 팽창밸브(15b)를 각각 구비하고 있어야 하기 때문에 설비가 복잡해지고, 설비 비용이 증가하며, 냉매 싸이클의 신뢰도가 저하된다는 문제점이 있었다.However, the conventional air heat source heat pump system 10 as described above uses the cooling expansion valve 15a for expanding the refrigerant flowing along the first refrigerant cycle during the cooling operation and the refrigerant flowing along the second refrigerant cycle during the heating operation. Since the expansion valve 15b for heating should be provided respectively, there is a problem that the installation becomes complicated, the installation cost increases, and the reliability of the refrigerant cycle is lowered.

또한, 냉방운전시와 난방운전시의 냉매 싸이클을 구분하기 위해 적어도 4개 이상의 체크밸브(18a, 18b, 18c, 18d)(혹은, 전자밸브) 등을 구비하여야 하므로 이상과 같은 문제점은 더욱 심각하였다.In addition, at least four check valves 18a, 18b, 18c, and 18d (or solenoid valves) or the like must be provided to distinguish between refrigerant cycles during cooling operation and heating operation. .

또한, 이상과 같이 2개의 일방향 팽창밸브(15a, 15b)를 사용하지 않고 1개의 일방향 팽창밸브(미도시)만을 구비함으로써 설비 비용을 줄이기 위한 개선도 이루어졌으나, 1개의 일방향 팽창밸브만을 사용하면 냉매 싸이클은 더욱 복잡해질 수 밖에 없어서 오히려 더욱 많은 체크밸브(미도시) 등이 필요하게 된다는 문제점이 있었다.In addition, the improvement to reduce the equipment cost by providing only one one-way expansion valve (not shown) without using two one-way expansion valve (15a, 15b) as described above, but using only one one-way expansion valve refrigerant The cycle has to be more complicated, so there is a problem that more check valves (not shown) are required.

나아가, 상기 수액기(14)는 냉매관에 흐르는 냉매 중 과응축된 여분의 냉매를 저장하였다가 다시 냉매관을 통해 균일하게 공급함으로써 냉매 싸이클이 안정적으로 이루어지게는 하지만, 이러한 수액기(14)는 그 구성이 복잡하고 고가라는 문제점이 있었다.Further, the receiver 14 stores the excess refrigerant condensed in the refrigerant pipe flowing through the refrigerant pipe and then uniformly supplied through the refrigerant pipe to ensure a stable cycle of the refrigerant, but the receiver 14 There was a problem that the configuration is complicated and expensive.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 냉방운전시와 난방운전시의 냉매 흐름을 서로 분리하기 위한 각종 밸브 및 냉매관은 물론, 구성이 복잡하고 고가인 수액기를 불필요하게 함으로써, 냉매 싸이클을 단순화하고, 냉매 싸이클의 신뢰성을 향상시키며, 설비 비용을 저감시킬 수 있는 히트펌프 시스템을 제공하고자 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, by eliminating various valves and refrigerant tubes for separating the refrigerant flow in the cooling operation and heating operation, as well as the complicated and expensive receivers To provide a heat pump system that can simplify the refrigerant cycle, improve the reliability of the refrigerant cycle, and reduce the equipment cost.

이를 위해, 본 발명에 따른 히트펌프 시스템은 냉매를 압축하는 압축기와, 냉방 또는 난방운전에 따라 상기 압축기에서 출력된 냉매의 흐름 방향을 조절하는 분기밸브와, 상기 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 냉매를 증발시키는 증발기와, 상기 냉방운전시에는 제1방향으로 흐르는 냉매를 팽창시키고, 상기 난방운전시에는 상기 제1방향과 반대인 제2방향으로 흐르는 냉매를 팽창시키는 양방향 팽창밸브 및 냉매를 순환시키는 냉매관을 포함하는 것을 특징으로 한다.To this end, the heat pump system according to the present invention comprises a compressor for compressing a refrigerant, a branch valve for controlling the flow direction of the refrigerant output from the compressor according to the cooling or heating operation, a condenser for condensing the refrigerant, and the refrigerant An evaporator for evaporating the gas, and a bidirectional expansion valve and a refrigerant for circulating the refrigerant flowing in the first direction during the cooling operation, and expanding the refrigerant flowing in the second direction opposite to the first direction during the heating operation. It characterized in that it comprises a refrigerant pipe.

이때, 상기 양방향 팽창밸브는 제어부에 의해 냉매의 흐름 방향이 자동으로 제어되는 전자식 양방향 팽창밸브인 것이 바람직하다.At this time, the two-way expansion valve is preferably an electronic two-way expansion valve in which the flow direction of the refrigerant is automatically controlled by the control unit.

또한, 상기 냉매관에 흐르는 냉매 중 과응축된 여분의 냉매를 냉매 싸이클 경로로부터 벗어나도록 하는 분기관 및 상기 분기관에 연결되어 상기 과응축된 여분의 냉매를 일시 저장하는 팽창탱크를 더 포함하는 것이 바람직하다.The apparatus may further include a branch pipe for releasing excess condensed refrigerant from the refrigerant flowing in the refrigerant pipe from a refrigerant cycle path, and an expansion tank connected to the branch pipe to temporarily store the excess condensed refrigerant. desirable.

또한, 상기 팽창탱크의 일측에는 불완전 응축가스를 배출하는 에어벤트가 설치되어 있는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that an air vent for discharging the incomplete condensation gas is installed at one side of the expansion tank.

또한, 상기 냉방운전시에는 상기 증발기로 동작하고, 상기 난방운전시에는 상기 응축기로 동작하는 냉매 대 물 열교환기를 포함하며, 상기 팽창탱크는 상기 냉매 대 물 열교환기와 상기 양방향 팽창밸브 사이에 설치되어 있는 것이 바람직하다.In addition, the cooling operation includes the refrigerant to water heat exchanger operating in the evaporator, the heating operation in the condenser, the expansion tank is installed between the refrigerant to water heat exchanger and the bidirectional expansion valve. It is preferable.

이상과 같은 본 발명에 따른 히트펌프 시스템은 냉방운전시와 난방운전시의 냉매 흐름을 서로 분리하기 위한 각종 밸브 및 냉매관은 물론, 구성이 복잡하고 고가인 수액기를 불필요하게 한다. 따라서, 냉매 싸이클을 단순화하고, 냉매 싸이클의 신뢰성을 향상시키며, 설비 비용을 저감시킬 수 있게 한다.The heat pump system according to the present invention as described above, as well as various valves and refrigerant tubes for separating the refrigerant flows during the cooling operation and the heating operation, as well as the complicated and expensive receiver is unnecessary. Therefore, it is possible to simplify the refrigerant cycle, improve the reliability of the refrigerant cycle, and reduce the equipment cost.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히트펌프 시스템에 대해 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a heat pump system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

단, 이하에서 설명할 히트펌프 시스템은 외부의 공기를 열원으로 하고, 전기를 히트펌프 구동원으로 하는 공기열원 히트펌프 시스템을 일 예로 들어 설명하나, 본 발명은 이에 한정하지 아니하고, 그 외 물을 열원으로 하는 히트펌프 시스템이나 화석연료를 열원으로 하는 히트펌프 시스템에도 적용될 수 있음은 자명하다.However, the heat pump system to be described below will be described by taking an example of an air heat source heat pump system using external air as a heat source and electricity as a heat pump driving source, but the present invention is not limited thereto. It is obvious that the present invention can be applied to a heat pump system using a heat pump system or a heat pump system using fossil fuel as a heat source.

도 2는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 냉방운전 상태도이고, 도 3은 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 난방운전 상태도이다.2 is a state of cooling operation of the heat pump system according to the present invention, Figure 3 is a state of heating operation of the heat pump system according to the present invention.

먼저, 본 발명에 따른 히트펌프 시스템(도 2의 100 참조)은 실외에 설치되며 냉매와 열원인 공기 사이의 열교환을 수행하는 냉매 대 공기 열교환기(도 2의 130 참조) 및 냉매와 냉난방용 물 사이의 열교환을 수행하는 냉매 대 물 열교환기(도 2의 150 참조)를 구비하여, 냉난방운전을 수행할 수 있도록 한다.First, the heat pump system according to the present invention (see 100 in FIG. 2) is installed outdoors and a refrigerant-to-air heat exchanger (see 130 in FIG. 2) for performing heat exchange between the refrigerant and the heat source air and the refrigerant and water for heating and cooling. A refrigerant-to-water heat exchanger (see 150 in FIG. 2) for performing heat exchange between the two is provided to perform a cooling and heating operation.

그리고, 기계실 등 실내에 설치되어 상기 냉매 대 물 열교환기(150)에서 열교환을 마친 냉난방용 물을 객실(혹은, 룸) 등으로 분배하는 분배·관리장치(미도시)가 입수관 및 출수관을 통해 상기 냉매 대 물 열교환기(150)와 연결되어 있다.In addition, a distribution and management device (not shown) installed in a room such as a machine room and distributing air-conditioning water which has been heat-exchanged in the refrigerant-to-water heat exchanger 150 to a room (or a room), etc. It is connected with the refrigerant to water heat exchanger 150 through.

따라서, 냉매 대 물 열교환기(150)를 통해 냉각 또는 가열된 냉난방용 물(냉수/온수)은 출수관을 통해 분배·관리장치로 공급되고, 분배·관리장치에 의해 분배되어 객실 등에서 사용된 후 되돌아온 환수는 입수관을 통해 다시 냉매 대 물 열교환기(150)로 공급되어 계속하여 냉난방 동작을 수행할 수 있게 한다.Therefore, the cooling / heating water (cold water / hot water) cooled or heated through the refrigerant-to-water heat exchanger 150 is supplied to the distribution / management apparatus through the outlet pipe, distributed by the distribution / management apparatus, and used in the guest room. The returned water is supplied back to the refrigerant-to-water heat exchanger 150 through the inlet pipe so that the cooling and cooling operation can be continuously performed.

이를 위해, 본 발명에 따른 히트펌프 시스템(100)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기(110)와, 냉난방운전모드에 따라 냉매의 흐름을 변경시키는 분기밸브인 4방변 밸브(120)(4-way valve)와, 냉매관을 통해 유동하는 냉매와 열원인 공기 사이의 열교환을 수행하며 냉방운전시에는 응축 기로 동작하고 난방운전시에는 증발기로 동작하는 냉매 대 공기 열교환기(130)를 포함한다.To this end, the heat pump system 100 according to the present invention, as shown in Figures 2 and 3, the compressor 110 for compressing the refrigerant to a high temperature and high pressure, and to change the flow of the refrigerant in accordance with the heating and cooling operation mode It performs a heat exchange between the four-way valve 120 (4-way valve), which is a branch valve, and the refrigerant flowing through the refrigerant pipe and the air, which is a heat source, operates as a condenser during the cooling operation, and as an evaporator during the heating operation. Refrigerant to air heat exchanger (130).

또한, 냉매의 압력이 낮아지도록 팽창시키는 팽창밸브(140)와, 냉매와 냉난방용 물 사이의 열교환을 수행하며 냉방운전시에는 증발기로 동작하고 난방운전시에는 응축기로 동작하는 냉매 대 물 열교환기(150) 및 가스 상태의 냉매만을 압축기(110)로 공급하는 어큐뮬레이터(160)를 포함하며, 이들은 냉매관에 의해 서로 연결되어 있어서 냉매 싸이클을 형성한다.In addition, the expansion valve 140 for expanding the pressure of the refrigerant is lowered, and a refrigerant to water heat exchanger that performs a heat exchange between the refrigerant and the water for heating and cooling, and acts as an evaporator during the cooling operation and a condenser during the heating operation ( 150 and an accumulator 160 for supplying only the refrigerant in the gas state to the compressor 110, which are connected to each other by a refrigerant pipe to form a refrigerant cycle.

특히, 이상과 같은 본 발명에 따른 히트펌프 시스템(100)에 있어서, 상기 팽창밸브(140)는 냉매를 양측 방향으로 흐르게 할 수 있는 타입의 팽창밸브(140)(이하, '양방향 팽창밸브'라 함)이며, 그중에서도 제어부(170)의 제어에 의해 냉매의 방향을 조절할 수 있는 전자식의 양방향 팽창밸브(140)이다.In particular, in the heat pump system 100 according to the present invention as described above, the expansion valve 140 is an expansion valve 140 of the type that can flow the refrigerant in both directions (hereinafter referred to as "bidirectional expansion valve") Among them, the electronic two-way expansion valve 140 that can adjust the direction of the refrigerant under the control of the control unit 170.

즉, 본 발명의 팽창밸브는 제어부(170)의 제어에 따라 냉방운전시에는 당해 양방향 팽창밸브(140)로부터 냉매 대 물 열교환기(150)를 향하는 제1방향으로 냉매가 흐를 수 있도록 하고, 난방운전시에는 당해 양방향 팽창밸브(140)로부터 냉매 대 공기 열교환기(130)를 향하는 제2방향(즉, 제1방향과 반대방향)으로 냉매가 흐를 수 있도록 한다.That is, the expansion valve of the present invention allows the refrigerant to flow in the first direction from the bidirectional expansion valve 140 toward the refrigerant-to-water heat exchanger 150 during the cooling operation under the control of the controller 170, and the heating. In operation, the refrigerant may flow from the bidirectional expansion valve 140 in a second direction (ie, a direction opposite to the first direction) toward the refrigerant to air heat exchanger 130.

따라서, 종래와 같이 냉방운전시와 난방운전시의 냉매 흐름 구분을 위해 2개의 팽창밸브(도 1의 15a, 15b 참조)를 구비하고, 그에 따라 냉매관을 배치함과 동시에 적어도 4개의 체크밸브(도 1의 18a 내지 18d 참조)를 구비할 필요가 없게 되 므로, 냉매 싸이클을 단순화하고, 냉매 싸이클의 신뢰성을 향상시키며, 설비 비용을 저감시킬 수 있게 된다.Accordingly, two expansion valves (see 15a and 15b of FIG. 1) are provided to distinguish refrigerant flows during cooling operation and heating operation, and at least four check valves are arranged accordingly. 18a to 18d of FIG. 1), it is possible to simplify the refrigerant cycle, improve the reliability of the refrigerant cycle, and reduce the equipment cost.

또한, 본 발명은 그 구성이 복잡하고 고가인 종래의 수액기(도 1의 14 참조)(receiver)를 대체할 수 있도록 내부에 소정의 공간을 구비한 팽창탱크(180)를 구비하는데, 이러한 팽창탱크(180)는 분기관(180w)을 통해 냉매관과 연결되어 있다.In addition, the present invention includes an expansion tank 180 having a predetermined space therein so as to replace a conventional receiver (see 14 of FIG. 1) which is complicated and expensive in construction. The tank 180 is connected to the refrigerant pipe through the branch pipe 180w.

따라서, 냉매관을 따라 흐르던 냉매가 과응축되어 액체 상태의 냉매가 과도하게 발생됨으로써 냉매관 내부의 압력이 높아지면, 그에 따라 적정 압력 이상의 양에 해당하는 냉매가 분기관(180w)을 통해 팽창탱크(180) 내부의 공간에 공급 및 일시 저장되어, 냉매관을 통해 흐르는 냉매의 양이 항상 적정량으로 유지될 수 있게 한다.Therefore, when the refrigerant flowing along the refrigerant pipe is condensed and the refrigerant in the liquid state is excessively generated to increase the pressure inside the refrigerant pipe, the refrigerant corresponding to the amount above the appropriate pressure is expanded through the branch pipe 180w. It is supplied and temporarily stored in the space inside, so that the amount of the refrigerant flowing through the refrigerant pipe is always maintained in an appropriate amount.

즉, 본 발명은 구성이 복잡하고 고가인 종래의 수액기(도 1의 14 참조) 대신 상대적으로 구성이 간단하여 고장 등의 발생 확률이 낮음과 동시에 냉방 싸이클 신뢰성이 높음은 물론, 설비 비용이 저가인 팽창탱크(180)를 사용하여 히트펌프를 운전할 수 있도록 한다.In other words, the present invention has a relatively simple configuration instead of a complicated and expensive conventional receiver (see 14 in FIG. 1), and thus has a low probability of occurrence of failures and a high cooling cycle reliability. Phosphorus expansion tank 180 is used to drive the heat pump.

또한, 본 발명은 이상과 같은 팽창탱크(180)의 일측에 설치된 에어벤트(air-vent)(혹은, '통기관'이라고도 함)를 더 포함하는 것이 바람직한데, 이러한 에어벤트는 팽창탱크(180) 내부에 잔존하는 불완전 응축가스를 배출함으로써 냉방 싸이클 의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 한다.In addition, the present invention preferably further comprises an air vent (or vent pipe) installed on one side of the expansion tank 180 as described above, the air vent is an expansion tank 180 By discharging incomplete condensate gas remaining inside, it is possible to improve the reliability of the cooling cycle.

불완전 응축가스의 배출은 관리자가 윈도우를 통해 팽창탱크(180) 내부를 확인하여 상기 불완전 응축가스가 차 있는지 확인 후 에어벤트 밸브를 조절하는 간단한 동작으로 편리하게 수행할 수 있다. Discharge of the incomplete condensation gas can be conveniently carried out by the administrator to check the inside of the expansion tank 180 through the window to determine whether the incomplete condensation gas is full, and then simply adjust the air vent valve.

따라서, 종래와 같이 체크밸브(18a 내지 18d)를 주기적으로 조절하여 불완전 응축가스를 배출하는 불편함을 제거하고 체크밸브(18a 내지 18d)의 잦은 조작으로 인해 냉매 싸이클의 신뢰성이 저하되는 것을 방지한다.Therefore, the conventional check valves 18a to 18d are periodically adjusted to remove inconvenience of discharging incomplete condensate gas, and the frequent operation of the check valves 18a to 18d prevents a decrease in reliability of the refrigerant cycle. .

한편, 이상과 같은 본 발명의 구성에 의하면, 도 2와 같은 냉방운전모드에서는 압축기(110)에서 출력된 고온 고압의 냉매가 4방변 밸브(120)를 통해 냉매 대 공기 열교환기(130)(응축기로 동작)에 입력되어 열원인 외부 공기와 열교환을 한다. 그리고, 냉매 대 공기 열교환기(130)에서 출력된 냉매는 양방향 팽창밸브(140)를 거쳐 냉매 대 물 열교환기(150)(증발기로 동작)로 입력되어 수배관을 통해 공급된 냉난방용 물과 열교환을 하고 그 물을 냉각시킨다. 그리고, 냉매 대 물 열교환기(150)에서 출력된 냉매는 4방변 밸브(120) 및 어큐뮬레이터(160)를 순차적으로 거쳐 다시 압축기(110)로 회수된다. On the other hand, according to the configuration of the present invention as described above, the high temperature and high pressure refrigerant output from the compressor 110 in the cooling operation mode as shown in Figure 2 through the four-way valve 120 refrigerant to air heat exchanger 130 (condenser) Heat exchange with the outside air, which is a heat source. In addition, the refrigerant output from the refrigerant-to-air heat exchanger 130 is input to the refrigerant-to-water heat exchanger 150 (operating as an evaporator) via the bidirectional expansion valve 140 to exchange heat with the air-conditioning water supplied through the water pipe. And cool the water. The refrigerant output from the refrigerant-to-water heat exchanger 150 is sequentially returned to the compressor 110 through the four-way valve 120 and the accumulator 160.

따라서, 본 발명은 냉방운전시 구성이 복잡하고 고가인 수액기(도 1의 14)나 복수개의 체크밸브(도 1의 18a 내지 18d)(혹은, 전자밸브) 없이도 냉방을 위한 냉매 싸이클을 형성할 수 있음을 알 수 있다.Therefore, the present invention can form a coolant cycle for cooling without a complicated and expensive receiver (14 in FIG. 1) or a plurality of check valves (18a to 18d in FIG. 1) (or solenoid valve) in the cooling operation. It can be seen that.

그리고, 도 2와 같은 난방운전모드에서는 압축기(110)에서 출력된 고온 고압 의 냉매가 냉매 대 물 열교환기(150)(응축기로 동작)로 입력되어 수배관에 흐르는 냉난방용 물을 가열한다. 그리고, 냉매 대 물 열교환기(150)에서 출력된 냉매는 양방향 팽창밸브(140)를 거쳐 냉매 대 공기 열교환기(130)(증발기로 동작)에 입력되어 외부 공기와 열교환을 한다. 그리고, 냉매 대 공기 열교환기(130)에서 출력된 냉매는 4방변 밸브(120) 및 어큐뮬레이터(160)를 순차적으로 거쳐 다시 압축기(110)로 회수된다.In addition, in the heating operation mode as shown in FIG. 2, the high temperature and high pressure refrigerant output from the compressor 110 is input to the refrigerant-to-water heat exchanger 150 (operating as a condenser) to heat the water for cooling and heating flowing in the water pipe. The refrigerant output from the refrigerant-to-water heat exchanger 150 is input to the refrigerant-to-air heat exchanger 130 (operating as an evaporator) via the bidirectional expansion valve 140 to exchange heat with external air. The refrigerant output from the refrigerant-to-air heat exchanger 130 is sequentially returned to the compressor 110 through the four-way valve 120 and the accumulator 160.

따라서, 본 발명 난방운전시에도 구성이 복잡하고 고가인 수액기(도 1의 14)나 복수개의 체크밸브(도 1의 18a 내지 18d)(혹은, 전자밸브) 없이도 난방을 위한 냉매 싸이클을 형성할 수 있음을 알 수 있다.Therefore, even in the heating operation of the present invention, a coolant cycle for heating can be formed without a complicated and expensive receiver (14 in FIG. 1) or a plurality of check valves (18a to 18d in FIG. 1) (or solenoid valve). It can be seen that.

나아가, 위에서는 상세한 설명을 생략하였지만, 냉매 대 물 열교환기(150)에 연결된 수배관은 입수관 및 출수관으로 이루어지고, 부하측 입수관을 통해 공급된 냉반방용 물은 냉매 대 물 열교환기(150) 내부를 거쳐 다시 출수관측으로 배출되고, 출수관을 통해 배출된 냉난방용 물은 상술한 분배·관리장치를 통해 객실로 공급됨으로써 냉난방이 이루어지도록 한다.Furthermore, although the detailed description is omitted above, the water pipe connected to the refrigerant-to-water heat exchanger 150 is composed of an inlet pipe and an outlet pipe, and the cold half water supplied through the load-side inlet pipe is a refrigerant to water heat exchanger 150. ) The cooling and cooling water discharged through the inside and discharged to the water exit tube is supplied to the cabin through the above-described distribution and management device so that the air conditioning is performed.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다. The specific embodiments of the present invention have been described above. However, the spirit and scope of the present invention is not limited to these specific embodiments, and various modifications and variations can be made without departing from the spirit of the present invention. Those who have it will understand.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Therefore, since the embodiments described above are provided to completely inform the scope of the invention to those skilled in the art, it should be understood that they are exemplary in all respects and not limited. The invention is only defined by the scope of the claims.

본 발명의 히트펌프 시스템은 냉방운전시와 난방운전시의 냉매 흐름을 서로 분리하기 위한 각종 밸브 및 냉매관은 물론, 구성이 복잡하고 고가인 수액기를 불필요하게 한다. 따라서, 냉매 싸이클을 단순화하고, 냉매 싸이클의 신뢰성을 향상시키며, 설비 비용을 저감시킬 수 있게 한다.The heat pump system of the present invention eliminates the need for complicated and expensive receivers, as well as various valves and refrigerant tubes for separating the refrigerant flows during the cooling operation and the heating operation from each other. Therefore, it is possible to simplify the refrigerant cycle, improve the reliability of the refrigerant cycle, and reduce the equipment cost.

도 1은 종래 기술에 따른 히트펌프 시스템을 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing a heat pump system according to the prior art.

도 2는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 냉방운전 상태도이다.2 is a state of cooling operation of the heat pump system according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 난방운전 상태도이다. 3 is a heating operation state diagram of the heat pump system according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110: 압축기 120: 4방변 밸브110: compressor 120: four-way valve

130: 냉매 대 공기 열교환기 140: 양방향 팽창밸브130: refrigerant to air heat exchanger 140: bidirectional expansion valve

150: 냉매 대 물 열교환기 160: 어큐뮬레이터150: refrigerant to water heat exchanger 160: accumulator

170: 제어부 180: 팽창탱크170: control unit 180: expansion tank

180a: 분기관 190: 에어벤트180a: branch pipe 190: air vent

Claims (5)

냉난방이 가능한 히트펌프(heat pump) 시스템에 있어서,In the heat pump system capable of heating and cooling, 냉매를 압축하는 압축기(compressor)와;A compressor for compressing the refrigerant; 냉방 또는 난방운전에 따라 상기 압축기에서 출력된 냉매의 흐름 방향을 조절하는 분기밸브와;A branch valve controlling a flow direction of the refrigerant output from the compressor according to cooling or heating operation; 상기 냉매를 응축시키는 응축기(condenser)와;A condenser condensing the refrigerant; 상기 냉매를 증발시키는 증발기(evaporator)와;An evaporator for evaporating the refrigerant; 상기 냉방운전시에는 제1방향으로 흐르는 냉매를 팽창시키고, 상기 난방운전시에는 상기 제1방향과 반대인 제2방향으로 흐르는 냉매를 팽창시키는 양방향 팽창밸브와;A bidirectional expansion valve expanding the refrigerant flowing in the first direction during the cooling operation and expanding the refrigerant flowing in the second direction opposite to the first direction during the heating operation; 냉매를 순환시키는 냉매관과;A refrigerant pipe circulating the refrigerant; 상기 냉매관에 흐르는 냉매 중 과응축된 여분의 냉매를 냉매 싸이클 경로로부터 벗어나도록 하는 분기관; 및 A branch pipe configured to remove excess condensed refrigerant from the refrigerant flowing in the refrigerant pipe from a refrigerant cycle path; And 상기 분기관에 연결되어 상기 과응축된 여분의 냉매를 일시 저장하는 팽창탱크; 및An expansion tank connected to the branch pipe to temporarily store the excess refrigerant condensed; And 상기 팽창탱크의 일측에 설치되며 불완전 응축가스를 배출하는 에어벤트(air-vent);를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.And an air vent installed at one side of the expansion tank to discharge incomplete condensate gas. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 양방향 팽창밸브는 제어부에 의해 냉매의 흐름 방향이 자동으로 제어되는 전자식 양방향 팽창밸브인 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.The bidirectional expansion valve is a heat pump system, characterized in that the electronic two-way expansion valve is automatically controlled by the control unit flow direction. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 냉방운전시에는 상기 증발기로 동작하고, 상기 난방운전시에는 상기 응축기로 동작하는 냉매 대 물 열교환기를 포함하며,A refrigerant-to-water heat exchanger that operates as the evaporator in the cooling operation and the condenser in the heating operation, 상기 팽창탱크는 상기 냉매 대 물 열교환기와 상기 양방향 팽창밸브 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.And the expansion tank is installed between the refrigerant to water heat exchanger and the bidirectional expansion valve.
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