KR20100083472A - Heat pump - Google Patents

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KR20100083472A
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Abstract

PURPOSE: A heat pump is provided to raise expansion and evaporation effects by heat-exchanging, the refrigerant evaporated to the gas of a low temperature and a low pressure in the process of passing an outdoor heat exchanger with the refrigerant of a high temperature discharged from an indoor heat exchanger, at the outdoor heat exchanger. CONSTITUTION: A heat pump comprises a compressor(10), an indoor heat exchanger(30), an expander(40), and an outdoor heat exchanger(50). The refrigerant discharged from the compressor is flown into the indoor heat exchanger to radiate heat. The expander expands the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger. The refrigerant discharged from the expander makes contact with a heat exchange pipe in the process of passing the heat exchange pipe, is heat-exchanged with external air at the outdoor heat exchanger and is flowed into the compressor. The outdoor heat exchanger includes a pre-heat pipe(52). The pre-heat pipe makes contact with the external air flowing to pass the heat exchange pipe. The pre-heat pipe is connected between the indoor heat exchanger and the expander and discharges the refrigerant discharged from the outlet of the indoor heat exchanger to the inlet of the expander.

Description

히트펌프{HEAT PUMP}Heat Pump {HEAT PUMP}

본 발명은 히트펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실외교환기에서 실내열교환기로부터 배출된 고온의 냉매와 실외열교환기를 지나면서 저온저압의 기체로 증발되는 냉매와 열교환되도록 함으로써 팽창 및 증발 효과를 높이고 아울러 실외열교환기의 제상을 방지할 수 있는 히트펌프에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump, and more particularly, the expansion and evaporation effect is enhanced by allowing the outdoor exchanger to exchange heat with the high temperature refrigerant discharged from the indoor heat exchanger and the refrigerant evaporated by low temperature low pressure gas while passing through the outdoor heat exchanger. The present invention relates to a heat pump that can prevent defrost of an outdoor heat exchanger.

실내의 온도를 외기보다 낮게 유지할 수 있는 냉방 기능과 실내의 온도를 외기보다 높게 유지할 수 있는 난방 기능을 동시에 단일의 장치로 구비하는 히트펌프는 하절기 및 동절기 모두 사용될 수 있어 냉방장치와 난방장치를 각각 구비하는 것에 비해 간편하고 공간 효율적이기 때문에 그 이용이 증가하고 있다.The heat pump is equipped with both a cooling function that can keep the indoor temperature lower than the outside air and a heating function that can keep the indoor temperature higher than the outside air as a single device. Its use is increasing because it is simple and space efficient compared to the provision.

특히, 최근에는 냉동사이클을 응용하여 냉/난방을 겸할 수 있는 히트펌프의 이용이 많다. 일반적인 히트펌프의 냉동사이클은 도 2에 도시된 바와 같이 압축기(1)의 출구에 4방향밸브(2)의 일측이 결합되고, 그 4방향밸브(2)의 다른 일측에 실내열교환기(3)가 연결되며, 그 실내열교환기(3)에 이어 모세관(4)으로 통칭되는 팽창기구가 연결되고, 그 모세관(4)에 이어 실외열교환기(5)가 연결되며, 그 실외열교환기(5)에 이어 상기 4방향밸브(2)의 또 다른 일측에 결합되고, 그 4방향밸 브(2)의 또 다른 일측에는 어큐뮬레이터(1a)가 연결되며, 그 어큐뮬레이터(1a)는 압축기(1)의 입구에 연결되어 이루어진다. In particular, in recent years, the use of a heat pump that can serve as a cooling / heating by applying a refrigeration cycle. In the refrigeration cycle of a typical heat pump, as shown in FIG. 2, one side of the four-way valve 2 is coupled to the outlet of the compressor 1, and the indoor heat exchanger 3 is connected to the other side of the four-way valve 2. Is connected to the indoor heat exchanger (3), followed by an expansion mechanism, commonly referred to as a capillary tube (4), followed by the capillary tube (4) to an outdoor heat exchanger (5), and the outdoor heat exchanger (5). Subsequently, the other one side of the four-way valve (2) is coupled, the other side of the four-way valve (2) is connected to the accumulator (1a), the accumulator (1a) is the inlet of the compressor (1) Is done in connection with.

상기와 같이 구성된 히트펌프용 냉동사이클에 있어서, 상기 4방향밸브(2)의 방향을 변환시키면서 실내열교환기(3)와 실외열교환기(5)의 역할을 바꿔 냉방용 또는 난방용으로 사용하게 된다. 즉, 상기 히트펌프용 냉동사이클이 냉방중일 경우에는 실내열교환기가 증발기의 역할을 하게 되는 반면에 난방중일 경우에는 상기 실내열교환기는 응축기의 역할을 하게 되는 것이다. 물론, 이때의 실외열교환기는 냉방중일 경우 응축기의 역할을 하게 되는 반면에 난방중일 경우 증발기의 역할을 하게 된다.In the refrigeration cycle for a heat pump configured as described above, while changing the direction of the four-way valve (2) is used for cooling or heating by changing the role of the indoor heat exchanger (3) and the outdoor heat exchanger (5). That is, when the refrigeration cycle for the heat pump is cooling, the indoor heat exchanger acts as an evaporator, while when heating, the indoor heat exchanger acts as a condenser. Of course, the outdoor heat exchanger at this time acts as a condenser when cooling, while acting as an evaporator when heating.

여기서, 상기 히트펌프용 냉동사이클이 난방용으로 사용되는 경우에 대한 냉매 흐름은 압축기의 작동에 따라 냉매가 압축기(1) - 4방향밸브(2) - 실내열교환기(3,응축기) - 모세관(4) - 실외열교환기(5,증발기) - 4방향밸브(2) - 어큐뮬레이터(1a) - 압축기(1)의 순서를 거치면서 진행된다. 즉, 상기 압축기(1)로 냉매가 유입되어 압축된 고온 및 고압의 냉매는 상기 실내열교환기(3)로 유입되어 액상 및 기상의 2상 상태로 변하고, 계속적인 열교환에 의해서 상기 실내 열교환기(3)의 출구측에서는 상기 냉매가 액상으로 변한다. 이때, 실내 공기 및 온수 사용을 위한 물이 상기 실내열교환기(3)로 유입된 후 고온 및 고압의 냉매와 열교환을 하고, 온도가 상승하게 된다. 그리고 상기 실내열교환기(3)로부터 응축된 액상의 냉매는 상기 모세관(4)를 통과하면서 압력과 온도가 급격히 하강하여 액체 및 기체의 2상의 냉매로 변화되어 상기 실외열교환기(5)로 유입된다. 상기 실외 열교환기(5)로 유입된 2상 상태의 냉매는 실외 공기와의 열교환을 실시하면서 기상 상태의 냉매 가스로 증발되고, 다시 상기 4방향밸브(2)를 거쳐 상기 압축기(1)로 유입됨으로써 싸이클을 반복한다.Here, the refrigerant flow for the case where the refrigeration cycle for the heat pump is used for heating, the refrigerant flows according to the operation of the compressor (1)-four-way valve (2)-indoor heat exchanger (3, condenser)-capillary tube (4) )-Outdoor heat exchanger (5, evaporator)-4-way valve (2)-Accumulator (1a)-Compressor (1) proceeds in the order of. That is, the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the refrigerant flowing into the compressor 1 flows into the indoor heat exchanger 3 to change into a two-phase state of liquid and gaseous phase, and the indoor heat exchanger At the outlet side of 3), the refrigerant turns into a liquid phase. At this time, the water for indoor air and hot water use flows into the indoor heat exchanger (3), and then heat exchanges with the refrigerant of high temperature and high pressure, and the temperature rises. In addition, the liquid refrigerant condensed from the indoor heat exchanger (3) is rapidly reduced in pressure and temperature while passing through the capillary tube (4) and is converted into a two-phase refrigerant of liquid and gas and flows into the outdoor heat exchanger (5). . The refrigerant in the two-phase state introduced into the outdoor heat exchanger 5 is evaporated into the refrigerant gas in the gaseous state while performing heat exchange with the outdoor air, and then flows back into the compressor 1 via the four-way valve 2. The cycle is repeated.

이때, 상기 실외열교환기(5)에서의 열교환 작용은 흡입된 실외 공기로부터 열을 흡수하는 것이므로 상기 실외열교환기(5)의 내부와 외부에는 온도차가 발생한다. 예를 들어 실외 공기의 온도가 7℃인 경우 상기 실외 열교환기(5)의 온도는 약0~2℃인 상태에서 정상상태의 히트펌프의 싸이클이 형성된다.At this time, since the heat exchange action of the outdoor heat exchanger 5 absorbs heat from the sucked outdoor air, a temperature difference occurs inside and outside the outdoor heat exchanger 5. For example, when the temperature of the outdoor air is 7 ° C, the cycle of the heat pump in the normal state is formed in the state of the temperature of the outdoor heat exchanger 5 is about 0 ~ 2 ° C.

그런데, 실외 공기가 더 하강하면 냉매와 공기의 온도차가 계속 줄어들어 열교환 효율이 감소하게 되고, 특히 난방과정중 실내에 설치된 실내열교환기(3)에서 열교환이 이루어지는 동안 실외에 설치된 실외열교환기(5)에서도 열교환이 이루어지면서 그 실외열교환기(5)의 외표면에 서리가 발생하게 되어 히트펌프의 성능이 더욱 저하되는 원인이 되어왔다.However, when the outdoor air is further lowered, the temperature difference between the refrigerant and the air continues to decrease so that the heat exchange efficiency decreases. In particular, the outdoor heat exchanger 5 installed outdoors while heat exchange is performed in the indoor heat exchanger 3 installed indoors during the heating process. The heat exchange is also performed in the frost caused on the outer surface of the outdoor heat exchanger (5) has been a cause of further deterioration of the performance of the heat pump.

이에, 종래에는 상기 4방향밸브(2)를 주기적으로 변경하여 압축기(1)에서 토출되는 고온의 냉매를 실외열교환기(5)로 보내 그 냉매의 온도로 증발용 열교환기(5)의 외표면에 형성된 서리를 제거하도록 하고 있었다.Therefore, in the related art, the four-way valve 2 is periodically changed to send a high temperature refrigerant discharged from the compressor 1 to the outdoor heat exchanger 5 to the external surface of the heat exchanger 5 for evaporation at the temperature of the refrigerant. It was to remove the frost formed in the.

또한, 실외 공기의 온도가 낮은 경우 실외열교환기(5)로부터 배출되는 냉매의 온도가 매우 낮아지게 되면 상기 실외열교환기(5)로부터 배출되어 압축기(1)로 들어가는 냉매의 압력이 낮아져 압축비(=압축기 출구측 압력/압축기 입구측 압력)가 상승되어 압축기(1)로부터 배출되는 냉매의 온도가 과열될 뿐만 아니라 압축기(1)의 부하가 높아지는 문제점이 발생된다.In addition, when the temperature of the outdoor air is low, when the temperature of the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger 5 becomes very low, the pressure of the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger 5 and entering the compressor 1 is lowered so that the compression ratio (= Compressor outlet pressure / compressor inlet pressure) is raised to increase the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 1 as well as to increase the load of the compressor 1.

한편, 상기 실내열교환기(3)에서 냉매는 공기나 물과 열교환되어 출구측으로 배출되는 냉매는 정상 상태에서 액상이지만, 실내열교환기에서 냉매와 열교환되는 공기나 물의 온도가 높은 경우 출구측으로 배출되는 냉매의 온도가 높아 기체 상태로 배출된다. 예를 들면, 실내열교환기(3)에서 물을 60℃의 온수로 가열시킨다면 그 물과 열교환되는 냉매는 60℃보다 높은 온도로 실내열교환기(3)의 출구측으로 배출되기 때문에 냉매의 액화가 이루어지지 않고 기체 상태로 배출된다. 상기와 같이 실내열교환기(3)으로부터 냉매가 기체상태로 배출되는 경우 모세관(4)의 팽창 및 실외열교환기(5)에서 증발이 제대로 이루어지지 않아 난방효율이 떨어질 뿐만 아니라 정상적인 냉매 순환이 이루어지지 않게 된다.Meanwhile, in the indoor heat exchanger (3), the refrigerant is heat-exchanged with air or water, and the refrigerant discharged to the outlet side is a liquid in a normal state, but the refrigerant discharged to the outlet side when the temperature of the air or water that is heat-exchanged with the refrigerant in the indoor heat exchanger is high. The temperature of the gas is high and the gas is discharged. For example, when the water is heated by hot water at 60 ° C. in the indoor heat exchanger 3, the refrigerant that is heat-exchanged with the water is discharged to the outlet side of the indoor heat exchanger 3 at a temperature higher than 60 ° C., thereby liquefying the refrigerant. It is not released and is discharged in gaseous state. As described above, when the refrigerant is discharged in the gas state from the indoor heat exchanger (3), the expansion of the capillary tube (4) and the evaporation of the outdoor heat exchanger (5) are not performed properly, thereby lowering the heating efficiency and normal refrigerant circulation. Will not.

본 발명은 상기와 같은 점을 인식하여 안출된 것으로 본 발명의 목적은 실외교환기에서 실내열교환기로부터 배출된 고온의 냉매와 실외열교환기를 지나면서 저온저압의 기체로 증발되는 냉매와 열교환되도록 함으로써 팽창 및 증발 효과를 높이고 아울러 실외열교환기의 제상을 방지할 수 있는 히트펌프를 제공하는 것이다.The present invention was conceived by recognizing the above point is an object of the present invention by expanding the heat exchanger and the heat exchanger with the refrigerant evaporated by the low temperature low pressure gas while passing through the high temperature refrigerant and the outdoor heat exchanger from the indoor heat exchanger in the outdoor exchanger. It is to provide a heat pump that can increase the evaporation effect and prevent the defrost of the outdoor heat exchanger.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 히트펌프는, 압축기와, 상기 압축기로부터 배출되는 냉매가 유입되어 열을 방출하는 실내열교환기와, 상기 실내열교환기로부터 배출되는 냉매가 팽창되는 팽창기구와, 상기 팽창기구로부터 배출되는 냉매가 열교환관을 지나면서 상기 열교환관에 접촉되면서 지나는 실외 공기와 열교환되어 상기 압축기로 유입되도록 배출하는 실외열교환기가 포함된 히트펌프에 있어서, 상기 실외열교환기에는 상기 열교환관을 지나도록 유입되는 실외 공기가 접촉되기 위한 예열관이 구비되고, 그 예열관은 상기 실내열교환기의 출구측으로부터 배출된 냉매가 유입되어 상기 팽창기구 입구측으로 배출되도록 상기 실내열교환기와 팽창기구 사이에 연결된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the heat pump according to the present invention includes a compressor, an indoor heat exchanger through which refrigerant discharged from the compressor is discharged, and an expansion mechanism through which the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger is expanded; And a heat pump including an outdoor heat exchanger for discharging the refrigerant discharged from the expansion mechanism through the heat exchange tube and contacting the heat exchange tube to be introduced into the compressor. A preheating tube is provided for contacting outdoor air introduced through the tube, and the preheating tube is disposed between the indoor heat exchanger and the expansion mechanism so that refrigerant discharged from the outlet side of the indoor heat exchanger flows in and is discharged to the inlet side of the expansion mechanism. It is characterized in that connected to.

또한, 본 발명에 따른 히트펌프는, 상기 예열관과 병렬이되도록 상기 실내열교환기의 출구측과 상기 팽창기구 입구측을 연결하는 바이패스관과, 상기 실내열교환기에서 가열되는 매체의 온도를 감지하기 위한 제1온도감지센서와, 상기 제1온도감지센서에서 감지된 온도에 따라 상기 바이패스관과 상기 예열관으로의 냉매의 흐 름을 제어하는 제어밸브가 더 포함된 것을 특징으로 한다.In addition, the heat pump according to the present invention, the bypass pipe connecting the outlet side and the expansion mechanism inlet side of the indoor heat exchanger so as to be parallel to the preheating tube, and senses the temperature of the medium heated in the indoor heat exchanger And a control valve for controlling the flow of the refrigerant to the bypass tube and the preheating tube according to the temperature sensed by the first temperature sensor and the temperature detected by the first temperature sensor.

또한, 본 발명에 따른 히트펌프는, 상기 실외열교환기로 유입되는 외기 온도를 감지하기 위한 제2온도감지센서가 더 구비되고, 상기 제어밸브는 상기 제2온도감지센서에서 감지된 온도에 따라 상기 바이패스관과 상기 예열관으로의 냉매의 흐름을 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, the heat pump according to the present invention is further provided with a second temperature sensor for sensing the outdoor temperature introduced into the outdoor heat exchanger, the control valve is the bypass according to the temperature detected by the second temperature sensor It is characterized by controlling the flow of the refrigerant to the pass pipe and the preheating pipe.

또한, 본 발명에 따른 히트펌프는, 상기 실외열교환기로부터 배출되어 상기 압축기로 유입되는 냉매의 압력을 감지하기 위한 제1압력센서와, 상기 압축기로부터 배출되는 냉매의 압력을 감지하기 위한 제2압력센서가 더 구비되고, 상기 제어밸브는 상기 제1압력센서와 제2압력센서에 의해 감지된 압력에 따라 상기 바이패스관과 상기 예열관으로의 냉매의 흐름을 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, the heat pump according to the present invention, the first pressure sensor for detecting the pressure of the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger to the compressor, and the second pressure for detecting the pressure of the refrigerant discharged from the compressor The sensor is further provided, the control valve is characterized in that for controlling the flow of the refrigerant to the bypass pipe and the preheating pipe in accordance with the pressure sensed by the first pressure sensor and the second pressure sensor.

또한, 본 발명에 따른 히트펌프는, 상기 팽창기구는, 주팽창기구와, 상기 주팽창기구와 병렬로 연결된 보조팽창기구와, 상기 보조팽창기구로의 냉매의 흐름을 개폐하는 개폐밸브가 더 포함된 것을 특징으로 한다. In addition, the heat pump according to the present invention, the expansion mechanism further comprises a main expansion mechanism, an auxiliary expansion mechanism connected in parallel with the main expansion mechanism, and an on-off valve for opening and closing the flow of the refrigerant to the auxiliary expansion mechanism It is characterized by.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 히트펌프는 실외교환기에서 실내열교환기로부터 배출된 고온의 냉매와 실외열교환기를 지나면서 저온저압의 기체로 증발되는 냉매와 열교환되도록 함으로써 팽창 및 증발 효과를 높이고 아울러 실외열교환기의 제상을 방지할 수 있는 장점을 갖는다.By the above configuration, the heat pump according to the present invention heats up the high temperature refrigerant discharged from the indoor heat exchanger in the outdoor exchanger and the refrigerant evaporated by the low temperature low pressure gas while passing through the outdoor heat exchanger, thereby increasing the expansion and evaporation effect. It has the advantage of preventing the defrost of the outdoor heat exchanger.

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 히트펌프를 보 다 상세하게 설명하기로 한다. 한편, 본 발명은 난방이나 온수가열 등과 같이 Hereinafter, with reference to the embodiment shown in the drawings will be described in more detail the heat pump according to the present invention. On the other hand, the present invention, such as heating or hot water heating

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 히트펌프를 도시한 도면이다.1 is a view showing a heat pump according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 히트펌프는 압축기(10), 4방밸브(20), 실내열교환기(30), 팽창기구(40), 및 실외열교환기(50)을 포함하여 구성된다. Referring to the drawings, a heat pump according to an embodiment of the present invention includes a compressor 10, a four-way valve 20, an indoor heat exchanger 30, an expansion mechanism 40, and an outdoor heat exchanger 50. It is composed.

상기 압축기(10)는 상기 유입된 냉매를 압축하여 배출하기 위한 구성이다. 상기 압축기(10)로부터 배출되는 냉매는 고온, 고압의 가스상태이다. 상기 압축기(10)의 입구 측에는 유입되는 냉매의 기액을 분리하면서 냉매가 축압 저장되는 축압기(11)가 구비된다. The compressor 10 is configured to compress and discharge the introduced refrigerant. The refrigerant discharged from the compressor 10 is in a high temperature, high pressure gas state. At the inlet side of the compressor 10, a accumulator 11 is provided to accumulate and store the refrigerant while separating the gas liquid of the refrigerant flowing therein.

상기 4방밸브(20)는 냉방과 난방시 냉매의 흐름 방향을 전환하기 위한 구성이다. 난방시에는 상기 압축기(10)으로부터 배출된 고온, 고압의 가스상태의 냉매는 상기 4방밸브(20)을 거쳐 실내열교환기(30)로 흐르고, 상기 팽창기구(40) 및 실외열교환기(50)을 거친 냉매는 다시 상기 4방밸브(20)을 거쳐 상기 압축기(10)로 유입된다. 또한, 냉방이나 제상을 위해서는 상기 4방밸브(20)에 의해 냉매의 흐름이 난방시와는 반대로 형성된다.The four-way valve 20 is configured to switch the flow direction of the refrigerant during cooling and heating. During heating, the high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the compressor 10 flows to the indoor heat exchanger 30 through the four-way valve 20, and the expansion mechanism 40 and the outdoor heat exchanger 50. After passing through the refrigerant flows into the compressor 10 via the four-way valve 20 again. In addition, for cooling or defrosting, the flow of the refrigerant is formed by the four-way valve 20 as opposed to heating.

상기 실내열교환기(20)는 상기 압축기(10)로부터 배출되는 냉매가 유입되어 열을 방출하는 구성이다. 즉, 상기 실내열교환기(20)는 응축기의 기능을 수행하는데, 상기 실내열교환기(30)에서는 상기 압축기(20)로부터 압축된 고온,고압의 냉매 가스가 유입되어 열을 방출하면서 고온,고압의 액상 또는 기액 상태로 응축된다. 이과정에서 냉매가 방출하는 열은 실내 공기나 온수를 가열하게 된다.The indoor heat exchanger (20) is a configuration in which the refrigerant discharged from the compressor (10) flows in and releases heat. That is, the indoor heat exchanger 20 performs the function of a condenser. In the indoor heat exchanger 30, a high-temperature, high-pressure refrigerant gas compressed from the compressor 20 flows in and releases heat and discharges heat. Condenses in liquid or gaseous state. In this process, the heat released by the refrigerant heats indoor air or hot water.

상기 팽창기구(40)는 상기 실내열교환기(20)로부터 배출되는 냉매를 팽창시기키 위한 구성으로, 상기 실내열교환기(20)으로부터 고온,고압의 액상 또는 기액 상태로 배출된 냉매는 상기 팽창기구(40)를 거치면서 저온,저압의 액상으로 팽창된다.The expansion mechanism 40 is configured to expand the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 20, and the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 20 in a liquid state or a gas-liquid state at high temperature and high pressure is the expansion mechanism. It is expanded to the low temperature, low pressure liquid while passing through the 40.

한편, 본 발명은 냉매의 흐름에 따라 팽창량을 조절할 수 있도록 상기 팽창기구(40)는, 주팽창기구(41)와, 상기 주팽창기구(41)와 병렬로 연결된 보조팽창기구(42)와, 상기 보조팽창기구로(42)의 냉매의 흐름을 개폐하는 개폐밸브(42a)가 더 포함되어 구성된 것을 특징으로 한다.On the other hand, the present invention, the expansion mechanism 40, the main expansion mechanism 41, and the auxiliary expansion mechanism 42 connected in parallel with the main expansion mechanism 41 so that the expansion amount can be adjusted according to the flow of the refrigerant; The on / off valve 42a for opening and closing the flow of the refrigerant in the auxiliary expansion mechanism 42 is further configured.

상기 실외열교환기(50)는 상기 팽창기구(30)로부터 배출된 냉매를 저온,저압의 기체 상태로 증발시키기 위한 구성으로, 이 과정에서 냉매는 실외 공기로부터 열을 흡수하게 된다. 도면을 참조하면, 상기 실외열교환기(50)에는 열교환관(51)이 구비되어 상기 팽창기구(30)로부터 배출된 냉매가 열교환관(51)을 흐르면서 실외팬(53)에 의해 유동되어 상기 열교환관(51)에 접촉되면서 지나는 실외 공기로부터 열을 흡수하여 증발된다. 상기 실외열교환기(50)를 거치면서 저온, 저압의 가스 상태로 증발된 냉매는 다시 4방밸브(20)를 거쳐 압축기(10)로 유입되어 압축된다.The outdoor heat exchanger (50) is configured to evaporate the refrigerant discharged from the expansion mechanism (30) to a low-temperature, low-pressure gas state. In this process, the refrigerant absorbs heat from the outdoor air. Referring to the drawings, the outdoor heat exchanger (50) is provided with a heat exchanger tube (51) so that the refrigerant discharged from the expansion mechanism (30) flows through the heat exchanger tube (51) and flows through the outdoor fan (53). The heat is absorbed and evaporated from the outdoor air passing through the tube 51. The refrigerant evaporated in the low-temperature, low-pressure gas state while passing through the outdoor heat exchanger 50 is introduced into the compressor 10 through the four-way valve 20 and compressed.

상술한 바와 같이 상기 실내열교환기(30)을 거치면서 냉매가 액상으로 충분히 응축되지 않아 팽창기구(40)로 기체 상태의 냉매가 유입됨으로써 팽창이 잘 이루어지지 않게 된다. 예를 들면, 상기 실내열교환기(30)에서 대략 55℃ 정도의 온 도로 유입(Win)된 온수를 60℃ 정도로 가열시켜 배출(Wo)시키는 경우 실내열교환기(30)에서 온수와 열교환되어 배출되는 냉매의 온도는 60℃ 이상이 되어 냉매가 대부분 기체 상태로 상기 실내열교환기(30)로부터 배출되게 된다. 상기와 같이 상기 실내열교환기(30)으로부터 기체 상태로 배출된 냉매는 팽창기구(40)에서 팽창이 잘 이루어지지 않게 되어 결과적으로 실외열교환기(50)에서 증발에 의한 열 흡수가 거의 이루어지지 않게 된다.As described above, the refrigerant is not sufficiently condensed into the liquid phase while passing through the indoor heat exchanger 30, so that the refrigerant in the gas state flows into the expansion mechanism 40, thereby preventing expansion. For example, in the case where the hot water heated at about 55 ° C. in the indoor heat exchanger 30 is heated to 60 ° C. to be discharged, the heat is discharged by heat exchange with the hot water in the indoor heat exchanger 30. The temperature of the coolant is 60 ° C. or more so that the coolant is discharged from the indoor heat exchanger 30 in a mostly gaseous state. As described above, the refrigerant discharged in the gas state from the indoor heat exchanger 30 is hardly expanded in the expansion mechanism 40, so that heat absorption by evaporation is hardly achieved in the outdoor heat exchanger 50. do.

한편, 실외 공기의 온도가 매우 낮아진 경우(예를 들면 0℃ 이하)로 실외 공기가 더 하강하면 냉매와 공기의 온도차가 계속 줄어들어 열교환 효율이 감소하게 되고, 특히 난방과정중 실내에 설치된 실내열교환기(30)에서 열교환이 이루어지는 동안 실외에 설치된 실외열교환기(50)에서도 열교환이 이루어지면서 그 실외열교환기(50)의 외표면에 서리가 발생하게 되어 히트펌프의 성능이 더욱 저하되는 원인이 되어왔다. 또한, 실외 공기의 온도가 낮은 경우 실외열교환기(50)로부터 배출되는 냉매의 온도가 매우 낮아지게 되면 상기 실외열교환기(50)로부터 배출되어 압축기(10)로 들어가는 냉매의 압력이 낮아져 압축비(=압축기 출구측 압력/압축기 입구측 압력)가 상승되어 압축기(10)로부터 배출되는 냉매의 온도가 과열될 뿐만 아니라 압축기(10)의 부하가 높아진다.On the other hand, when the outdoor air temperature is very low (for example, 0 ° C. or lower), when the outdoor air is further lowered, the temperature difference between the refrigerant and the air continues to decrease, thereby reducing the heat exchange efficiency. In particular, the indoor heat exchanger installed indoors during the heating process. While the heat exchange is performed at 30, the heat exchange is performed in the outdoor heat exchanger 50 installed outdoors, and frost is generated on the outer surface of the outdoor heat exchanger 50, which causes the performance of the heat pump to be further reduced. . In addition, when the temperature of the outdoor air is low, when the temperature of the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger 50 becomes very low, the pressure of the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger 50 and entering the compressor 10 is lowered, so that the compression ratio (= Compressor outlet side pressure / compressor inlet side pressure) is raised to increase the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 10 as well as to increase the load on the compressor 10.

본 발명은 상기 실외열교환기(50)에 상기 열교환관(51)으로 유입되는 실외 공기가 미리 열을 흡수하도록 예열관(52)가 구비되어 그 예열관(52)으로 상기 실내열교환기(30)을부터 배출된 냉매가 지나도록 회로가 형성된 것을 특징으로 한다. 도면을 참조하면, 상기 실외열교환기(50)에는 상기 열교환관(51)을 지나도록 유입 되는 실외 공기가 접촉되기 위한 예열관(52)이 구비되고, 그 예열관(52)은 상기 실내열교환기(30)의 출구측으로부터 배출된 냉매가 유입되어 상기 팽창기구(40) 입구측으로 배출되도록 상기 실내열교환기(30)와 팽창기구(40) 사이에 연결된 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구성에 의하여 상기 실내열교환기(30)으로부터 배출된 냉매는 상기 예열관(52)을 지나면서 실외 공기와 열교환되어 냉각되어 대부분 액상으로 응축되게 되어 그 응축된 냉매가 상기 팽창기구(40)로는 유입되게 된다. 또한, 실외 공기는 상기 예열관(52)을 지나면서 가열되어 상기 열교환관(51)으로 흐르기 때문에 상기 열교환관(51)에 접촉되는 실외 공기의 온도를 적정하게 유지할 수 있게 될 뿐만 아니라 그에 따라 열교환관(51)에 서리가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.The present invention is provided with a preheating tube 52 so that outdoor air introduced into the heat exchange tube 51 to the outdoor heat exchanger 50 absorbs heat in advance, and the indoor heat exchanger 30 as the preheating tube 52. It characterized in that the circuit is formed so that the refrigerant discharged from the passing. Referring to the drawings, the outdoor heat exchanger (50) is provided with a preheating tube (52) for contacting the outdoor air introduced to pass through the heat exchange tube (51), and the preheating tube (52) is the indoor heat exchanger (50). Refrigerant discharged from the outlet side of the 30 is introduced between the indoor heat exchanger 30 and the expansion mechanism 40 to be discharged to the inlet side of the expansion mechanism (40). By the above configuration, the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger (30) passes through the preheating pipe (52), exchanges with outdoor air, cools, and is condensed into most liquid phases. ) Will flow into. In addition, since the outdoor air is heated while passing through the preheating tube 52 and flows to the heat exchange tube 51, not only can the temperature of the outdoor air contacting the heat exchange tube 51 be properly maintained, but also the heat exchange. It is possible to prevent the occurrence of frost in the pipe 51.

본 발명은 상기와 같이 상시적으로 예열관(52)을 거치도록 운전될 수 있을 뿐만 아니라 필요에 따라 예열관(52)을 거치지지 않도록 예열관(52)과 병렬로 연결된 바이패스관(33)을 통해 상기 실내열교환기(30)에서 팽창기구(40)로 냉매가 흐르게 운전될 수 있다. 즉, 실내열교환기(30)에서 배출되는 냉매의 온도가 이상적으로 높거나 상기 실외열교환기(50)에서의 실외공기의 온도가 정상 운전에 적합하지 않게 매우 낮은 경우에만 예열관(52)을 거치도록 운전되도록 제어될 수 있다. The present invention can be operated to pass through the preheating tube 52 at all times as described above, as well as bypass tube 33 connected in parallel with the preheating tube 52 so as not to pass through the preheating tube 52 as necessary. Through the refrigerant from the indoor heat exchanger 30 to the expansion mechanism 40 may be driven to flow. That is, the preheating pipe 52 is placed only when the temperature of the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 30 is ideally high or the temperature of the outdoor air in the outdoor heat exchanger 50 is not very suitable for normal operation. Can be controlled to operate.

이를 위해서 상기 실내열교환기(30)에서 가열되는 실내 공기나 온수와 같은 매체의 온도를 감지하기 위한 제1온도감지센서(31)와, 상기 제1온도감지센서(31)에서 감지된 온도에 따라 상기 바이패스관(33)과 상기 예열관(52)으로의 냉매의 흐름을 제어하는 제어밸브(32)가 구비된다. 도면을 참조하면, 상기 바이패스관(33)은 상기 예열관(52)과 병렬이되도록 상기 실내열교환기(30)의 출구측과 상기 팽창기구(40) 입구측을 연결하게 구성되는데, 제어밸브(32)는 상기 실내열교환기(30)이 출구측에 연결되어 상기 바이패스관(33)과 분기되어 상기 예열관(52)으로 연결되는 관로상에 구비된 제1제어밸브(32a)와, 상기 바이패스관(33)에 구비된 제2제어밸브(32a)로 구성되어 냉매의 흐름을 제어한다. 예를 들어 상기 제어밸브(32)는 상기 예열관(52)과 바이패스관(33) 모두를 냉매가 흐르도록 하는 경우 제1제어밸브(32a)와 제2제어밸브(32b)를 모두 개방시키고, 상기 예열관(52)과 바이패스관(33) 중 어느 하나로만 냉매가 흐르도록 하는 경우 제1제어밸브(32a)와 제2제어밸브(32b)의 개폐를 선택적으로 하게 된다.To this end, according to the temperature detected by the first temperature sensor 31 and the first temperature sensor 31 for detecting the temperature of the medium such as indoor air or hot water heated in the indoor heat exchanger (30) A control valve 32 is provided to control the flow of the refrigerant to the bypass pipe 33 and the preheating pipe 52. Referring to the drawings, the bypass pipe 33 is configured to connect the outlet side of the indoor heat exchanger 30 and the inlet side of the expansion mechanism 40 so as to be in parallel with the preheating pipe 52. (32) is the first control valve (32a) provided on the pipe line is connected to the preheat pipe (52) branched to the bypass pipe (33) is connected to the outlet heat exchanger (30), The second control valve 32a provided in the bypass pipe 33 controls the flow of the refrigerant. For example, the control valve 32 opens both the first control valve 32a and the second control valve 32b when the refrigerant flows through both the preheating pipe 52 and the bypass pipe 33. When the refrigerant flows through only one of the preheating pipe 52 and the bypass pipe 33, the opening and closing of the first control valve 32a and the second control valve 32b are selectively performed.

한편, 상술한 바와 같이 상기 실외열교환기(50)에서의 외기 온도가 매우 낮은 경우에도 상기 예열관(52)으로 냉매가 흐르도록 제어될 수 있는데, 이를 위해서 상기 실외열교환기(50)로 유입되는 외기 온도를 감지하기 위한 제2온도감지센서(54)가 더 구비되고, 상기 제어밸브(32)는 상기 제2온도감지센서(54)에서 감지된 온도에 따라 상기 바이패스관(33)과 상기 예열관(52)으로의 냉매의 흐름을 제어하게 된다.On the other hand, as described above, even when the outdoor air temperature in the outdoor heat exchanger 50 is very low, the refrigerant may be controlled to flow into the preheating pipe 52, for this purpose is introduced into the outdoor heat exchanger (50) A second temperature sensor 54 is further provided to detect the outside air temperature, and the control valve 32 is connected to the bypass pipe 33 and the temperature according to the temperature detected by the second temperature sensor 54. The flow of the refrigerant to the preheating pipe 52 is controlled.

또한, 상기 실외열교환기(50)에서 배출되는 냉매가 너무 냉각됨으로써 압력이 떨어져 상기 압축기(10)에서 압축되는 압축비가 커짐으로써 압축기(10)에 과부하가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 상기 제어밸브(32)가 제어될 수 있는데, 이를 위해서 상기 실외열교환기(50)로부터 배출되어 상기 압축기(10)로 유입되는 냉매의 압력을 감지하기 위한 제1압력센서(21)와, 상기 압축기(10)로부터 배출되는 냉매의 압력을 감지하기 위한 제2압력센서(22)가 더 구비되고, 상기 제어밸브(32)는 상기 제1압력센서(21)와 제2압력센서(22)에 의해 감지된 압력에 따라 상기 바이패스관(33)과 상기 예열관(52)으로의 냉매의 흐름을 제어하게 된다.In addition, the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger 50 is so cooled that the pressure is reduced so that the compression ratio compressed by the compressor 10 is increased to prevent the overload occurs in the compressor 10 ( 32 may be controlled. For this purpose, a first pressure sensor 21 for sensing a pressure of the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger 50 and introduced into the compressor 10 and from the compressor 10 may be used. A second pressure sensor 22 is further provided to detect the pressure of the discharged refrigerant, and the control valve 32 is connected to the pressure sensed by the first pressure sensor 21 and the second pressure sensor 22. Accordingly, the flow of the refrigerant to the bypass pipe 33 and the preheating pipe 52 is controlled.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 히트펌프를 도시한 도면1 is a view showing a heat pump according to an embodiment of the present invention.

도 2는 종래의 히트펌프를 도시한 도면2 is a view showing a conventional heat pump

<주요 도면부호에 대한 간단한 설명><Short description of the major reference symbols>

10 압축기10 compressor

20 4방밸브20 4-way valve

30 실내열교환기30 indoor heat exchanger

40 팽창기구40 inflator

50 실외열교환기50 outdoor heat exchanger

Claims (5)

압축기와, 상기 압축기로부터 배출되는 냉매가 유입되어 열을 방출하는 실내열교환기와, 상기 실내열교환기로부터 배출되는 냉매가 팽창되는 팽창기구와, 상기 팽창기구로부터 배출되는 냉매가 열교환관을 지나면서 상기 열교환관에 접촉되면서 지나는 실외 공기와 열교환되어 상기 압축기로 유입되도록 배출하는 실외열교환기가 포함된 히트펌프에 있어서,The compressor, an indoor heat exchanger through which the refrigerant discharged from the compressor flows in to release heat, an expansion mechanism through which the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger is expanded, and the refrigerant discharged from the expansion mechanism pass through the heat exchange tube, In the heat pump including an outdoor heat exchanger for heat-exchanging with the outdoor air passing through the tube to be introduced into the compressor, 상기 실외열교환기에는 상기 열교환관을 지나도록 유입되는 실외 공기가 접촉되기 위한 예열관이 구비되고, 그 예열관은 상기 실내열교환기의 출구측으로부터 배출된 냉매가 유입되어 상기 팽창기구 입구측으로 배출되도록 상기 실내열교환기와 팽창기구 사이에 연결된 것을 특징으로 하는 히트펌프.The outdoor heat exchanger is provided with a preheating tube for contacting the outdoor air introduced through the heat exchanger tube, and the preheating tube allows the refrigerant discharged from the outlet side of the indoor heat exchanger to be introduced into the expansion device inlet side. And a heat pump connected between the indoor heat exchanger and the expansion mechanism. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 예열관과 병렬이되도록 상기 실내열교환기의 출구측과 상기 팽창기구 입구측을 연결하는 바이패스관과,A bypass pipe connecting the outlet side of the indoor heat exchanger and the inlet side of the expansion mechanism to be in parallel with the preheating tube; 상기 실내열교환기에서 가열되는 매체의 온도를 감지하기 위한 제1온도감지센서와,A first temperature sensor for sensing a temperature of a medium heated in the indoor heat exchanger; 상기 제1온도감지센서에서 감지된 온도에 따라 상기 바이패스관과 상기 예열관으로의 냉매의 흐름을 제어하는 제어밸브가 더 포함된 것을 특징으로 하는 히트펌프.And a control valve for controlling the flow of the refrigerant to the bypass tube and the preheating tube according to the temperature sensed by the first temperature sensor. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 실외열교환기로 유입되는 외기 온도를 감지하기 위한 제2온도감지센서가 더 구비되고, A second temperature sensor for sensing the outdoor temperature flowing into the outdoor heat exchanger is further provided, 상기 제어밸브는 상기 제2온도감지센서에서 감지된 온도에 따라 상기 바이패스관과 상기 예열관으로의 냉매의 흐름을 제어하는 것을 특징으로 하는 히트펌프.The control valve is a heat pump, characterized in that for controlling the flow of the refrigerant to the bypass tube and the preheating tube in accordance with the temperature detected by the second temperature sensor. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 실외열교환기로부터 배출되어 상기 압축기로 유입되는 냉매의 압력을 감지하기 위한 제1압력센서와, 상기 압축기로부터 배출되는 냉매의 압력을 감지하기 위한 제2압력센서가 더 구비되고,A first pressure sensor for detecting the pressure of the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger to the compressor, and a second pressure sensor for detecting the pressure of the refrigerant discharged from the compressor is further provided, 상기 제어밸브는 상기 제1압력센서와 제2압력센서에 의해 감지된 압력에 따라 상기 바이패스관과 상기 예열관으로의 냉매의 흐름을 제어하는 것을 특징으로 하는 히트펌프.The control valve is a heat pump, characterized in that for controlling the flow of the refrigerant to the bypass pipe and the preheating pipe in accordance with the pressure sensed by the first pressure sensor and the second pressure sensor. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 팽창기구는, 주팽창기구와, 상기 주팽창기구와 병렬로 연결된 보조팽창기구와, 상기 보조팽창기구로의 냉매의 흐름을 개폐하는 개폐밸브가 더 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 히트펌프.And the expansion mechanism further comprises a main expansion mechanism, an auxiliary expansion mechanism connected in parallel with the main expansion mechanism, and an opening / closing valve for opening and closing a flow of refrigerant to the auxiliary expansion mechanism.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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