KR20130100424A - Heat-pump and outdoor heat exchanging unit used for the same - Google Patents

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KR20130100424A KR1020120021597A KR20120021597A KR20130100424A KR 20130100424 A KR20130100424 A KR 20130100424A KR 1020120021597 A KR1020120021597 A KR 1020120021597A KR 20120021597 A KR20120021597 A KR 20120021597A KR 20130100424 A KR20130100424 A KR 20130100424A
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Abstract

PURPOSE: A heat pump and an outdoor heat exchanger used for the same are provided to improve cooling or heating efficiency according to increase in the circulating amount of refrigerant by completely evaporating the refrigerant which is not completely evaporated in an evaporator and sending the same to an accumulator. CONSTITUTION: A heat pump comprises a compressor (100), an indoor heat exchanger (110), an outdoor heat exchanger (120), an accumulator (130), a four way valve (140), an electronic valve (150), an injection valve (160), a first expansion valve (171), a second expansion valve (172), and a third expansion valve (173). The first expansion valve is installed in a first pipe (211) connected to one end of an inner pipe (124) of the indoor heat exchanger. The outdoor heat exchanger includes an outdoor refrigerant passage pipe (125) acting as an evaporator when the first refrigerant is supplied from the first pipe and as a condenser when the third refrigerant of high temperature and high pressure is supplied from the compressor. The indoor heat exchanger acts as an evaporator or a condenser depending on the flow of the refrigerant discharged from the compressor. The four way valve changes the circulating direction of the refrigerant discharged from the compressor to one of the indoor heat exchanger or the outdoor heat exchanger. The accumulator filters the liquid refrigerant supplied from the four way valve to the compressor. The electronic valve is branched from the front end of a first check valve and is installed in a first branch pipe (221) connected to one end of an outer pipe (121) of the indoor heat exchanger. The second expansion valve is installed in a fifth pipe (215) connected to the other end of the outer pipe of the indoor heat exchanger and an inner heat exchanger. The third expansion valve is branched from the fifth pipe in which the second expansion valve is installed and is installed in a second branch pipe (222) connected to the other end of the inner pipe of the inner heat exchanger.

Description

히트펌프 및 그에 사용되는 실외 열교환기{Heat-Pump and outdoor heat exchanging unit used for the same}Heat-Pump and outdoor heat exchanging unit used for the same}

본 발명은 히트펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매순환을 원활하게 하고 공간을 절약할 수 있으며, 증발기에서 완전 증발되지 못하고 어큐뮬레이터로 유입되는 냉매를 완전 증발시켜 냉매 순환량 증가에 의해 냉방 또는 난방 능력을 향상시킬 수 있는 히트펌프 및 그에 사용되는 실외 열교환기에 관한 것이다. The present invention relates to a heat pump, and more particularly, to facilitate refrigerant circulation and save space, and to completely evaporate the refrigerant flowing into the accumulator without completely evaporating from the evaporator, thereby cooling or heating by increasing the refrigerant circulation amount. It relates to a heat pump and an outdoor heat exchanger used for improving the heat pump.

일반적으로, 히트펌프는 저온 환경에서 증발기 코일을 따라 흐르는 냉매와 외기와의 온도차가 줄어들면 외기로부터 흡수하는 열량이 감소하므로 냉매의 증발이 원활하지 않게 된다. 따라서 냉매 순환량이 감소하여 히트펌프 성능이 급격하게 떨어지며, 또한 주 압축기의 토출 온도가 급격하게 상승하여 주 압축기 내구성에 문제를 일으킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 증기분사(vapor injection) 방법을 사용한다. In general, the heat pump reduces the amount of heat absorbed from the outside air when the temperature difference between the refrigerant flowing along the evaporator coil and the outside air in the low temperature environment is reduced, the evaporation of the refrigerant is not smooth. Therefore, the amount of refrigerant circulating decreases so that the performance of the heat pump drops drastically, and the discharge temperature of the main compressor rises rapidly, which causes a problem in the durability of the main compressor. In order to solve this problem, a vapor injection method is used.

도 1은 전형적인 증기분사(vapor injection) 방법을 사용하는 히트펌프의 구성도이며 다음과 같은 두 개의 사이클, 1단(저압) 사이클과 2단(고압) 사이클로 구성된다. 1단(저압) 사이클은 압축기(10)--> 사방밸브(30)--> 응축기(20)--> 제 1 팽창밸브(60-1)--> 내부열교환기(30)--> 제 3 팽창밸브(60-3)--> 증발기(40)--> 어큐뮬레이터(50)--> 압축기(10)로 이루어진다. 2단(고압) 사이클은 압축기(10)--> 사방밸브(30)--> 응축기(20)--> 제 2 팽창밸브(60-2)--> 내부열교환기(30)--> 인젝션 밸브(70)--> 압축기(10)로 이루어진다. 증기분사 히트펌프의 목적은 1단(저압) 사이클 운전만으로는 충분한 냉매순환량을 확보할 수 없기 때문에 2단(고압) 사이클, 즉 증기분사 사이클을 도입하여 냉매 순환량을 증가시킴으로서 저온 조건에서도 안정적인 난방 능력을 확보하는데 있다. 1 is a block diagram of a heat pump using a typical vapor injection method and consists of two cycles, a first stage (low pressure) cycle and a second stage (high pressure) cycle as follows. The first stage (low pressure) cycle consists of compressor (10)-> four-way valve (30)-> condenser (20)-> first expansion valve (60-1)-> internal heat exchanger (30)-> first 3 expansion valve (60-3)-> evaporator (40)-> accumulator (50)-> compressor (10). The two-stage (high pressure) cycle consists of a compressor (10)-> four-way valve (30)-> condenser (20)-> second expansion valve (60-2)-> internal heat exchanger (30)-> injection Valve 70-> compressor 10. The purpose of the steam injection heat pump is to ensure a stable heating capacity even at low temperature conditions by increasing the refrigerant circulation by introducing a two-stage (high pressure) cycle, that is, a steam injection cycle, because only one stage (low pressure) cycle operation cannot secure sufficient refrigerant circulation. To secure.

인젝션 밸브(70)에서 분사되는 포화증기는 고압(응축압력)과 저압(증발압력)의 중간 정도의 압력으로 압축기(10)의 인젝션 포트로 들어가야 하므로 이러한 증기분사 방법을 사용하기 위해서는 인젝션 포트가 구비된 특별한 압축기를 사용해야 한다. 그러나 인젝션 포트가 구비된 압축기는 일반 압축기에 비해 2∼3배 정도 가격이 비싸 제조 원가를 상승시키는 문제점을 갖고 있다. Since the saturated steam injected from the injection valve 70 must enter the injection port of the compressor 10 at a pressure between the high pressure (condensation pressure) and the low pressure (evaporation pressure), the injection port is provided in order to use the steam injection method. Special compressors must be used. However, a compressor equipped with an injection port has a problem of increasing the manufacturing cost because it is 2 to 3 times more expensive than a general compressor.

이러한 문제점을 해결하기 위해 도입된 것이 어큐뮬레이터 증기 분사 방법이다. 도 2는 전형적인 어큐뮬레이터 증기 분사 방법 히트펌프이 구성도이다. 이 방법의 장점은 일반적인 압축기를 사용할 수 있다는 것이다. 압축기(10)--> 사방밸브(30)--> 응축기(20)--> 제 1 팽창밸브(60-1)--> 내부열교환기(30)--> 제 3 팽창밸브(60-3)--> 증발기(40)--> 어큐뮬레이터(50)--> 압축기(10)로 구성되는 기본 사이클과 압축기(10)--> 사방밸브(30)--> 응축기(20)--> 제 2 팽창밸브(60-2)--> 내부열교환기(30)--> 인젝션 밸브(70)--> 어큐뮬레이터(55)--> 압축기(10)로 구성되는 증가분사 사이클로 구성된다. In order to solve this problem, the accumulator vapor injection method is introduced. 2 is a schematic diagram of a typical accumulator vapor injection method heat pump. The advantage of this method is that a common compressor can be used. Compressor (10)-> Four-way valve (30)-> Condenser (20)-> First expansion valve (60-1)-> Internal heat exchanger (30)-> Third expansion valve (60-3) )-> Evaporator (40)-> Accumulator (50)-> Basic cycle consisting of compressor (10) and compressor (10)-> Four-way valve (30)-> Condenser (20)-> Second expansion valve (60-2)-> internal heat exchanger (30)-> injection valve (70)-> accumulator (55)-> compressor (10).

그러나 압축기 증기분사 방법이나 어큐뮬레이터 증기분사 방법 모두 내부열교환기를 사용해야만 하며, 이러한 내부열교환기는 일반적으로 실외기 유닛의 기계실에 설치하기 때문에 시스템 설계 당시부터 증기분사 방법을 고려하여 필요한 공간을 미리 확보해 놓지 않으면 추가적인 장착이 어렵다. 내부열교환기로 판형열교환기를 사용하거나 이중관형 열교환기를 사용하는데 대량 구매를 하지 않는 경우 제품가격이 저렴하지 않다. However, both the compressor steam injection method and the accumulator steam injection method must use an internal heat exchanger, and since these internal heat exchangers are generally installed in the machine room of the outdoor unit, the necessary space must be secured in consideration of the steam injection method from the time of system design. Further mounting is difficult. If the plate heat exchanger is used as the internal heat exchanger or the double tube heat exchanger is not used for mass purchase, the product price is not low.

대한민국 등록특허공보 제10-0644832호(등록일 2010. 04. 21)Republic of Korea Patent Publication No. 10-0644832 (Registration date 2010. 04. 21)

본 발명은 상기와 같은 배경에서 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 냉매순환을 원활하게 하고 공간을 절약할 수 있는 히트펌프 및 그에 사용되는 실외 열교환기를 제공하는 것이다.The present invention has been proposed in the above background, and an object of the present invention is to provide a heat pump and an outdoor heat exchanger that can be used to smooth the refrigerant circulation and save space.

본 발명의 다른 목적은 증발기에서 완전 증발되지 못한 냉매를 완전히 증발시켜 어큐뮬레이터로 보냄으로서 냉매 순환량 증가에 따른 냉방 또는 난방 능력을 증가시킬 수 있는 히트펌프 및 그에 사용되는 실외 열교환기를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a heat pump and an outdoor heat exchanger which can increase the cooling or heating capacity of the refrigerant which has not been completely evaporated in the evaporator and is sent to the accumulator by evaporating the refrigerant completely.

본 발명의 다른 목적은 증발기에서 증발된 냉매와 인젝션 밸브에서 분사되는 냉매간의 압력차를 최소화하여 두 냉매간의 압력차로 인해 냉매 흐름이 간섭받을 수 있는 여지를 해소하여 냉매순환을 원활하게 할 수 있는 히트펌프 및 그에 사용되는 실외 열교환기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to minimize the pressure difference between the refrigerant evaporated in the evaporator and the refrigerant injected from the injection valve to eliminate the possibility that the refrigerant flow can be interfered by the pressure difference between the two refrigerants to facilitate the refrigerant circulation It is to provide a pump and an outdoor heat exchanger used therefor.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상에 따른 히트펌프는, 냉매를 압축하여 고온, 고압의 기체상태로 토출하는 압축기와; 제1 냉매가 유동하는 내부관과 제1 냉매보다 온도와 압력이 낮은 제2 냉매가 유동하는 외부관을 포함하는 내부열교환기와; 내부열교환기의 내부관의 일단과 연결되는 제1 배관에 설치되는 제1 팽창밸브와; 제1 팽창밸브가 설치된 제1 배관과 연결되며 제1 배관으로부터 제1 냉매가 유입되는 경우 증발기로 작동하고 압축기로부터 고온 고압의 제3 냉매가 유입되는 경우 응축기로 작동하는 실외냉매유동관을 포함하는 실외 열교환기와; In order to achieve the above object, a heat pump according to an aspect of the present invention, a compressor for compressing the refrigerant to discharge the gas state of high temperature, high pressure; An internal heat exchanger including an inner tube through which the first refrigerant flows and an outer tube through which the second refrigerant having a lower temperature and pressure than the first refrigerant flows; A first expansion valve installed in a first pipe connected to one end of an inner tube of the internal heat exchanger; An outdoor refrigerant flow pipe connected to a first pipe having a first expansion valve installed therein, which operates as an evaporator when the first refrigerant flows from the first pipe and operates as a condenser when the third refrigerant of high temperature and high pressure flows from the compressor. A heat exchanger;

압축기로부터 토출되는 냉매의 흐름에 따라 응축기 또는 증발기로 작동하는 실내 열교환기와; 압축기로부터 토출되는 냉매의 순환 방향을 실내 열교환기 또는 실외 열교환기 중 어느 하나로 바꾸는 사방밸브와; 사방밸브로부터 압축기로 유입되는 액체 상태의 냉매를 걸러주는 어큐뮬레이터와; 사방밸브와 실내 열교환기를 연결하는 제2 배관에 설치되는 제1 체크밸브와; An indoor heat exchanger operating as a condenser or an evaporator according to the flow of the refrigerant discharged from the compressor; A four-way valve for changing a circulation direction of the refrigerant discharged from the compressor to either an indoor heat exchanger or an outdoor heat exchanger; An accumulator for filtering the liquid refrigerant flowing into the compressor from the four-way valve; A first check valve installed in a second pipe connecting the four-way valve and the indoor heat exchanger;

제1 체크밸브 앞단에서 분기되어 상기 내부열교환기의 외부관의 일단과 연결되는 제1 분기관에 설치되는 전자밸브와; 전자밸브가 설치된 제1 분기관과 사방밸브와 실외 열교환기를 연결하는 제3 배관을 연결하는 제4 배관에 설치되는 제2 체크밸브 및 인젝션 밸브와; 실내 열교환기와 내부열교환기의 외부관의 타단과 연결되는 제5 배관에 설치되는 제2 팽창밸브와; 제2 팽창밸브가 설치된 제5 배관에서 분기되어 내부열교환기의 배부관의 타단과 연결되는 제2 분기관에 설치되는 제3 팽창밸브; 및 제2 팽창밸브가 설치된 제5 배관에서 분기되어 상기 제1 체크밸브 뒤단에 연결되는 제3 분기관을 포함한다.A solenoid valve branched from the front end of the first check valve and installed in the first branch pipe connected to one end of the outer pipe of the internal heat exchanger; A second check valve and an injection valve installed in a fourth pipe connecting the first branch pipe provided with the solenoid valve and the third pipe connecting the four-way valve and the outdoor heat exchanger; A second expansion valve installed at a fifth pipe connected to the other end of the outer tube of the indoor heat exchanger and the internal heat exchanger; A third expansion valve branched from a fifth pipe in which the second expansion valve is installed and installed in a second branch pipe connected to the other end of the distribution pipe of the internal heat exchanger; And a third branch pipe branched from a fifth pipe provided with a second expansion valve and connected to a rear end of the first check valve.

본 발명의 부가적인 양상에 따른 냉난방이 가능한 히트펌프에 사용되는 실외 열교환기는, 제1 냉매가 유동하는 내부관과 제1 냉매보다 온도와 압력이 낮은 제2 냉매가 유동하는 외부관을 포함하는 내부열교환기와; 내부열교환기의 내부관과 연결되는 배관에 설치되는 팽창밸브; 및 팽창밸브가 설치된 배관과 연결되며 배관으로부터 제1 냉매가 유입되는 경우 증발기로 작동하고 압축기로부터 고온 고압의 제3 냉매가 유입되는 경우 응축기로 작동하는 실외냉매유동관을 포함한다. The outdoor heat exchanger used in the heat pump capable of cooling and heating according to an additional aspect of the present invention includes an inner tube including an inner tube through which the first refrigerant flows and an outer tube through which the second refrigerant having a temperature and pressure lower than the first refrigerant flows. A heat exchanger; Expansion valve is installed in the pipe connected to the inner tube of the internal heat exchanger; And an outdoor refrigerant flow pipe connected to a pipe in which an expansion valve is installed, and acting as an evaporator when the first refrigerant is introduced from the pipe and acting as a condenser when the third refrigerant of high temperature and high pressure is introduced from the compressor.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 히트펌프는 본 발명에 따른 히트펌프는 별도의 독립적으로 구성된 내부열교환기를 사용하는 기존의 히트펌프와는 달리 실외기 코일의 일부분을 내부열교환기로 사용함으로서 제조 원가 및 실외기 유닛 기계실의 공간을 절약할 수 있다. As described above, in the heat pump according to the present invention, the heat pump according to the present invention uses a part of an outdoor unit coil as an internal heat exchanger, unlike a conventional heat pump using an internal heat exchanger that is configured independently. The space of the unit machine room can be saved.

또한 냉매가 실외 열교환기에서 완전 증발되지 못하고 어큐뮬레이터로 유동하는 냉매를 증발시켜 냉매 순환량 증가에 의해 난방능력이 증가하는 장점이 있다. In addition, since the refrigerant is not completely evaporated in the outdoor heat exchanger, the refrigerant flowing into the accumulator is evaporated, thereby increasing the heating capacity by increasing the refrigerant circulation.

또한, 인젝션 밸브를 통해 증기 분사되는 냉매가 내부열교환기의 외부관을 따라 유동함으로 증발기로 작동하는 실외냉매유동관과 동일한 공기 온도, 유속 조건에 노출되어 있어 증발기 증발압력과 인젝션 밸브 분사압력 간의 압력차를 최소화할 수 있음으로 압력차로 인해 발생하는 냉매 흐름의 간섭을 줄여 냉매순환량을 증가시킴으로 시스템 성능을 개선할 수 있다. In addition, since the refrigerant injected through the injection valve flows along the outer tube of the internal heat exchanger, the refrigerant is exposed to the same air temperature and flow conditions as the outdoor refrigerant flow tube operating as the evaporator, thereby reducing the pressure difference between the evaporator evaporation pressure and the injection valve injection pressure. By minimizing it, it is possible to improve the system performance by increasing the refrigerant circulation by reducing the interference of the refrigerant flow caused by the pressure difference.

또한, 하절기 히트펌프 운전 시 이중관형 내부열교환기의 외부관으로는 증발기를 통과한 저온의 냉매가, 내부관으로는 응축기를 통과한 고온의 냉매가 유동함으로 증발 냉매의 과열도와 응축냉매의 과냉도를 증가시킬 수 있어 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. In addition, during the summer heat pump operation, the low-temperature refrigerant passing through the evaporator flows to the outer tube of the double-tube internal heat exchanger, and the high-temperature refrigerant passing through the condenser flows into the inner tube, thereby reducing the superheat of the evaporative refrigerant and the supercooling of the condensation refrigerant. It can increase the performance of the system.

도 1 은 종래 기술에 따른 압축기 증기분사 방식 히트펌프 구성도,
도 2 는 종래 기술에 따른 어큐뮬레이터 증기분사 방식 히트펌프 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 히트펌프의 난방 운전 시 냉매 흐름도,
도 4 는 본 발명에 따른 이중관 내부열교환기 상세도,
도 5 는 본 발명에 따른 히트펌프의 냉방 운전 시 냉매 흐름도이다.1 is a configuration diagram of a compressor steam injection type heat pump according to the prior art;
2 is a configuration diagram of an accumulator steam injection type heat pump according to the prior art;
3 is a refrigerant flow chart during the heating operation of the heat pump according to the present invention;
4 is a detailed view of a double tube internal heat exchanger according to the present invention;
5 is a refrigerant flow chart during the cooling operation of the heat pump according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 전술한, 그리고 추가적인 양상을 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.

본 발명에 따른 히트펌프는 도 3에 도시한 바와 같이, 압축기(100)와, 실내 열교환기(110)와, 실외 열교환기(120)와, 어큐뮬레이터(130)와, 사방밸브(140)와, 전자밸브(150)와, 인젝션 밸브(160)와, 제1 팽창밸브(171)와, 제2 팽창밸브(172)와, 제3 팽창밸브(173)를 포함한다. 3, the heat pump according to the present invention includes a compressor 100, an indoor heat exchanger 110, an outdoor heat exchanger 120, an accumulator 130, a four-way valve 140, The solenoid valve 150, the injection valve 160, the 1st expansion valve 171, the 2nd expansion valve 172, and the 3rd expansion valve 173 are included.

압축기(100)는 어큐뮬레이터(130)에서 배출되는 냉매를 흡입한 후 압축하여 고온, 고압의 기체상태로 토출한다. 실내 열교환기(110) 및 실외 열교환기(120)는 압축기(100)로부터 토출되는 냉매의 흐름에 따라 각각 증발기와 응축기 또는 응축기와 증발기로 작동한다. The compressor 100 sucks the refrigerant discharged from the accumulator 130, compresses the refrigerant, and discharges the gas in a high temperature and high pressure gas state. The indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 120 operate as an evaporator and a condenser or a condenser and evaporator, respectively, according to the flow of the refrigerant discharged from the compressor 100.

실외 열교환기(120)는 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 냉매가 유동하는 내부관(124)과 제1 냉매보다 온도와 압력이 낮은 제2 냉매가 유동하는 외부관(121)을 포함하는 내부열교환기와, 내부열교환기의 내부관(124)의 일단과 연결되는 제1 배관(211)에 설치되는 제1 팽창밸브(171)와, 제1 팽창밸브(171)가 설치된 제1 배관(211)과 연결되며 제1 배관(211)으로부터 제1 냉매가 유입되는 경우 증발기로 작동하고 압축기(100)로부터 고온 고압의 제3 냉매가 유입되는 경우 응축기로 작동하는 실외냉매유동관(125)을 포함한다.As illustrated in FIG. 4, the outdoor heat exchanger 120 includes an inner tube 124 through which the first refrigerant flows and an outer tube 121 through which a second refrigerant having a lower temperature and pressure than the first refrigerant flows. A first expansion valve 171 installed in the first heat exchanger, a first pipe 211 connected to one end of the inner tube 124 of the internal heat exchanger, and a first pipe 211 provided with the first expansion valve 171. And an outdoor refrigerant flow pipe 125 that operates as an evaporator when the first refrigerant is introduced from the first pipe 211 and operates as a condenser when the third refrigerant of high temperature and high pressure is introduced from the compressor 100.

외부관(121)과 내부관(124)으로 이루어진 이중관 형태의 내부열교환기는 지그재그 형태의 실외냉매유동관(125)의 일부분에 일체형으로 구현된다. 이에 본원발명의 히트펌프는 별도의 독립적으로 구성된 내부열교환기를 사용하는 기존의 히트펌프와는 달리 실외기 코일의 일부분을 내부열교환기로 사용함으로서 제조 원가 및 실외기 유닛 기계실의 공간을 절약할 수 있다. An internal heat exchanger having a double tube form consisting of an outer tube 121 and an inner tube 124 is integrally implemented with a portion of the outdoor refrigerant flow tube 125 having a zigzag shape. Therefore, the heat pump of the present invention can save the manufacturing cost and space of the outdoor unit unit room by using a part of the outdoor unit coil as the internal heat exchanger, unlike the existing heat pump using a separate internally configured internal heat exchanger.

어큐뮬레이터(130)는 오일을 압축기(100)에 공급하며, 사방밸브(140)로부터 압축기(100)로 유입되는 액체 상태의 냉매를 걸러주는 역할을 한다. 사방밸브(140)는 압축기(100)와 실내 열교환기(110) 및 실외 열교환기(120) 사이에 설치되며, 사용자의 선택에 따른 운전모드에 따라 압축기(100)로부터 토출되는 냉매의 순환 방향을 실내 열교환기(110) 또는 실외 열교환기(120) 중 어느 하나로 바꾼다. The accumulator 130 supplies oil to the compressor 100 and serves to filter the liquid refrigerant flowing into the compressor 100 from the four-way valve 140. The four-way valve 140 is installed between the compressor 100, the indoor heat exchanger 110, and the outdoor heat exchanger 120, the circulation direction of the refrigerant discharged from the compressor 100 according to the operation mode according to the user's selection Switch to either indoor heat exchanger 110 or outdoor heat exchanger 120.

전자밸브(150)는 제1 체크밸브(201) 앞단에서 분기되어 내부열교환기의 외부관(121)의 일단과 연결되는 제1 분기관(221)에 설치된다. 전자밸브(150)는 도시하지 않았지만 제어부로부터 입력되는 밸브제어신호에 따라 제1 분기관(221)을 개방(OPEN) 또는 폐쇄(CLOSED)하는 동작을 수행한다. The solenoid valve 150 is branched from the front end of the first check valve 201 and installed in the first branch pipe 221 connected to one end of the outer pipe 121 of the internal heat exchanger. Although not shown, the solenoid valve 150 opens or closes the first branch pipe 221 according to a valve control signal input from the controller.

인젝션 밸브(160)는 전자밸브(150)가 설치된 제1 분기관(221)과 사방밸브(140)와 실외 열교환기(120)를 연결하는 제3 배관(213)을 연결하는 제4 배관(214)에 설치된다. 인젝션 밸브(160)는 난방 운전 시 증발기로 작동하는 실외 열교환기(120)에서 배출되는 냉매 중 완전히 증발하지 못한 액냉매에 뜨거운 냉매를 배출하는 역할을 한다.The injection valve 160 is a fourth pipe 214 connecting the first branch pipe 221 provided with the solenoid valve 150 and the third pipe 213 connecting the four-way valve 140 and the outdoor heat exchanger 120. It is installed in). The injection valve 160 serves to discharge hot refrigerant to the liquid refrigerant that has not completely evaporated among the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger 120 operating as the evaporator during the heating operation.

제1 팽창밸브(171)는 내부열교환기의 내부관(124)의 일단과 연결되는 제1 배관(211)에 설치된다. 제2 팽창밸브(172)는 실내 열교환기(110)와 내부열교환기의 외부관(121) 타단과 연결되는 제5 배관(215)에 설치된다. 제3 팽창밸브(173)는 제2 팽창밸브(172)가 설치된 제5 배관(215)에서 분기되어 내부열교환기의 내부관(124)의 타단과 연결되는 제2 분기관(222)에 설치된다.The first expansion valve 171 is installed in the first pipe 211 connected to one end of the inner tube 124 of the internal heat exchanger. The second expansion valve 172 is installed in the fifth pipe 215 connected to the other end of the indoor heat exchanger 110 and the outer tube 121 of the internal heat exchanger. The third expansion valve 173 is installed in the second branch pipe 222 branched from the fifth pipe 215 provided with the second expansion valve 172 and connected to the other end of the inner pipe 124 of the internal heat exchanger.

제1 체크밸브(201)는 사방밸브(140)와 실내 열교환기(110)를 연결하는 제2 배관(212)에 설치되며, 난방 운전 시 사방밸브(140)로부터 실내 열교환기(110) 방향으로 유동하는 냉매를 통과시킨다. 제2 체크밸브(202)는 전자밸브(150)가 설치된 제1 분기관(221)과 사방밸브(140)와 실외 열교환기(120)를 연결하는 제3 배관(213)을 연결하는 제4 배관(214)에 설치되며, 난방 운전 시 내부열교환기의 외부관(121)으로부터 인젝션 밸브(160) 방향으로 유동하는 냉매를 통과시킨다. The first check valve 201 is installed in the second pipe 212 connecting the four-way valve 140 and the indoor heat exchanger 110, and is directed from the four-way valve 140 to the indoor heat exchanger 110 during the heating operation. Pass the flowing refrigerant. The second check valve 202 is a fourth pipe connecting the first branch pipe 221 provided with the solenoid valve 150, the third pipe 213 connecting the four-way valve 140, and the outdoor heat exchanger 120. It is installed at 214, and passes the refrigerant flowing in the direction of the injection valve 160 from the outer tube 121 of the internal heat exchanger during the heating operation.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 히트펌프가 난방 운전 시 냉매 흐름을 설명한다. Hereinafter, the flow of the refrigerant during the heating operation of the heat pump of the present invention will be described with reference to FIG. 3.

도시된 바와 같이 압축기(100)에서 나온 고온 고압의 기체 냉매는 사방밸브(140)와 제1 체크밸브(201)를 거쳐 응축기로 작동하는 실내 열교환기(110)로 유입된다. 실내 열교환기(110)를 빠져나온 냉매의 일부는 제3 팽창밸브(173)를 거쳐 이중관 형태의 내부열교환기의 내부관(124)으로 보내지고 일부 냉매는 제2 팽창밸브(172)를 거쳐 이중관 형태의 내부열교환기의 외부관(121)으로 보내진다. As shown, the high temperature and high pressure gas refrigerant from the compressor 100 is introduced into the indoor heat exchanger 110 operating as a condenser through the four-way valve 140 and the first check valve 201. Part of the refrigerant exiting the indoor heat exchanger 110 is sent to the inner tube 124 of the internal heat exchanger in the form of a double tube through the third expansion valve 173 and some refrigerant is the double tube form through the second expansion valve 172. Is sent to the outer tube 121 of the inner heat exchanger.

제2 팽창밸브(172)를 통과하는 냉매의 온도 강하가 제3 팽창밸브(173)를 통과하는 냉매의 온도 강하보다 커지도록 제어하면 내부열교환기의 외부관(121)은 따라 흐르는 냉매는 내부열교환기의 내부관(124)을 따라 흐르는 냉매로부터 열을 전달받아 증발하여 포화증기 또는 과열증기가 되어 인젝션 밸브(160)로 향한다. When the temperature drop of the refrigerant passing through the second expansion valve 172 is controlled to be greater than the temperature drop of the refrigerant passing through the third expansion valve 173, the refrigerant flowing along the outer tube 121 of the internal heat exchanger is The heat is transferred from the refrigerant flowing along the inner tube 124 to evaporate to become saturated steam or superheated steam to the injection valve 160.

내부열교환기의 내부관(124)을 따라 흐르는 냉매는 열을 빼앗겨 과냉 액냉매가 되며 제1 팽창밸브(171)에서 한 번 더 감압, 감온된 후 다시 실외 열교환기(120)의 지그재그 형태의 실외냉매유동관(125)으로 유입되어 증발과정을 겪는다. 실외냉매유동관(125)을 통과한 냉매와 인젝션 밸브(160)에서 분사된 냉매는 어큐뮬레이터(130) 전단에서 합류된 후 어큐뮬레이터(130)를 거쳐 압축기(100)로 흡입됨으로서 사이클을 완성한다.
The refrigerant flowing along the inner tube 124 of the internal heat exchanger is decooled to become a supercooled liquid refrigerant and decompressed and depressurized once more by the first expansion valve 171 and then again in a zigzag type outdoor refrigerant of the outdoor heat exchanger 120. It flows into the flow tube 125 and undergoes an evaporation process. The refrigerant passing through the outdoor refrigerant flow pipe 125 and the refrigerant injected from the injection valve 160 are joined at the front end of the accumulator 130 and then sucked into the compressor 100 through the accumulator 130 to complete the cycle.

이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 히트펌프가 냉방 운전 시 냉매 흐름을 설명한다. Hereinafter, the flow of the refrigerant during the cooling operation of the heat pump of the present invention will be described with reference to FIG. 5.

도시된 바와 같이 압축기(100)에서 나온 고온 고압의 기체 냉매는 사방밸브(140)를 거쳐 실외 열교환기(120)의 실외냉매유동관(125)으로 유입되어 응축된다. 실외 열교환기(120)의 실외냉매유동관(125)을 빠져나온 냉매는 제1 팽창밸브(171), 내부열교환기의 내부관(124), 그리고 제3 팽창밸브(173)를 거쳐 증발기로 작동하는 실내 열교환기(110)로 유입된다. As shown, the high temperature and high pressure gas refrigerant from the compressor 100 flows into the outdoor refrigerant flow pipe 125 of the outdoor heat exchanger 120 through the four-way valve 140 to condense. The refrigerant exiting the outdoor refrigerant flow pipe (125) of the outdoor heat exchanger (120) passes through the first expansion valve (171), the inner tube (124) of the internal heat exchanger, and the third expansion valve (173) to operate as an evaporator. It is introduced into the heat exchanger (110).

실내 열교환기(110)에서 증발된 냉매는 전자밸브(150)를 지나 내부열교환기의 외부관(121)으로 유입된 후 열교환 과정을 겪은 후 제2 팽창밸브(172)가 설치된 제5 배관(215)에서 분기되어 제1 체크밸브(201) 뒤단에 연결되는 제3 분기관(223)에 설치된 제3 체크밸브(203), 사방밸브(140) 그리고 어큐뮬레이터(130)를 지나 압축기(100)로 유입되면서 냉방 사이클을 완성한다.The refrigerant evaporated from the indoor heat exchanger 110 passes through the solenoid valve 150 to the outer tube 121 of the internal heat exchanger, and then undergoes a heat exchange process, and then the fifth pipe 215 in which the second expansion valve 172 is installed. As it flows into the compressor 100 through the third check valve 203, the four-way valve 140 and the accumulator 130 installed in the third branch pipe 223 connected to the rear end of the first check valve 201 Complete the cooling cycle.

이러한 냉매 흐름 과정 중 이중관 내부열교환기의 내부관(124)을 통과하는 냉매는 열을 빼앗겨 과냉도가 증가하고, 내부열교환기의 외부관(121)을 통과하는 냉매는 열을 흡수해 과열도가 증가함으로서 시스템의 성능향상이 이루어진다.During the refrigerant flow process, the refrigerant passing through the inner tube 124 of the double tube internal heat exchanger is deprived of heat to increase supercooling, and the refrigerant passing through the outer tube 121 of the internal heat exchanger absorbs heat to increase superheat. System performance is improved.

이상 살펴본 바와 같이 본 발명은, 실외 열교환기(120)의 일부분을 이중관으로 제작하여 내부열교환기로 사용함으로서 실외 열교환기(120)과 내부열교환기가 일체형인 히트펌프 시스템이 가능하기 때문에 생산비용을 줄일 수 있으며 또한 실외기 코일 기계실에 별도의 내부열교환기를 설치할 필요가 없으므로 기계실 설계 공간을 줄일 수 있다. 특히 인젝션에 사용되는 냉매가 내부열교환기의 외부관을 따라 유동하기 때문에 내부관을 따라 흐르는 고온 냉매뿐만 아니라 외기로부터 증발열을 받아들이는 것이 가능하기 때문에 시스템 전체의 증발열량이 증가하여 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention can reduce the production cost because a part of the outdoor heat exchanger 120 is made of a double pipe and used as an internal heat exchanger, so that the heat pump system having the outdoor heat exchanger 120 and the internal heat exchanger is integrated. In addition, there is no need to install a separate internal heat exchanger in the outdoor unit coil machine room, which reduces the machine room design space. In particular, since the refrigerant used for injection flows along the outer tube of the internal heat exchanger, it is possible to receive the evaporative heat from the outside air as well as the high-temperature refrigerant flowing along the inner tube, thereby improving the system performance by increasing the heat of evaporation of the entire system. have.

지금까지, 본 명세서에는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자가 본 발명을 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 실시예들로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined only by the appended claims.

100: 압축기 110: 실내 열교환기
120: 실외 열교환기
121: 외부관 124: 내부관
125: 실외냉매유동관
130: 어큐뮬레이터
140: 사방밸브 150: 전자밸브
160: 인젝션 밸브 171: 제1 팽창밸브
172: 제2 팽창밸브 173: 제3 팽창밸브100: compressor 110: indoor heat exchanger
120: outdoor heat exchanger
121: outer tube 124: inner tube
125: outdoor refrigerant flow pipe
130: accumulator
140: four-way valve 150: solenoid valve
160: injection valve 171: first expansion valve
172: second expansion valve 173: third expansion valve

Claims (4)

냉매를 압축하여 고온, 고압의 기체상태로 토출하는 압축기;
제1 냉매가 유동하는 내부관과 상기 제1 냉매보다 온도와 압력이 낮은 제2 냉매가 유동하는 외부관을 포함하는 내부열교환기;
상기 내부열교환기의 내부관의 일단과 연결되는 제1 배관에 설치되는 제1 팽창밸브;
상기 제1 팽창밸브가 설치된 제1 배관과 연결되며 상기 제1 배관으로부터 제1 냉매가 유입되는 경우 증발기로 작동하고 상기 압축기로부터 고온 고압의 제3 냉매가 유입되는 경우 응축기로 작동하는 실외냉매유동관을 포함하는 실외 열교환기;
상기 압축기로부터 토출되는 냉매의 흐름에 따라 응축기 또는 증발기로 작동하는 실내 열교환기;
상기 압축기로부터 토출되는 냉매의 순환 방향을 상기 실내 열교환기 또는 실외 열교환기 중 어느 하나로 바꾸는 사방밸브;
상기 사방밸브로부터 상기 압축기로 유입되는 액체 상태의 냉매를 걸러주는 어큐뮬레이터;
상기 사방밸브와 실내 열교환기를 연결하는 제2 배관에 설치되는 제1 체크밸브;
상기 제1 체크밸브 앞단에서 분기되어 상기 내부열교환기의 외부관의 일단과 연결되는 제1 분기관에 설치되는 전자밸브;
상기 전자밸브가 설치된 제1 분기관과 상기 사방밸브와 실외 열교환기를 연결하는 제3 배관을 연결하는 제4 배관에 설치되는 제2 체크밸브 및 인젝션 밸브;
상기 실내 열교환기와 내부열교환기의 외부관의 타단과 연결되는 제5 배관에 설치되는 제2 팽창밸브;
상기 제2 팽창밸브가 설치된 제5 배관에서 분기되어 상기 내부열교환기의 내부관의 타단과 연결되는 제2 분기관에 설치되는 제3 팽창밸브; 및
상기 제2 팽창밸브가 설치된 제5 배관에서 분기되어 상기 제1 체크밸브 뒤단에 연결되는 제3 분기관;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프. A compressor that compresses the refrigerant and discharges the gas in a high temperature and high pressure gas state;
An internal heat exchanger including an inner tube through which a first refrigerant flows and an outer tube through which a second refrigerant having a lower temperature and pressure than the first refrigerant flows;
A first expansion valve installed in a first pipe connected to one end of an inner tube of the internal heat exchanger;
An outdoor refrigerant flow pipe connected to a first pipe in which the first expansion valve is installed and acting as an evaporator when the first refrigerant flows from the first pipe and acting as a condenser when the third refrigerant of high temperature and high pressure flows from the compressor. An outdoor heat exchanger comprising;
An indoor heat exchanger operating as a condenser or an evaporator according to the flow of the refrigerant discharged from the compressor;
A four-way valve for changing the circulation direction of the refrigerant discharged from the compressor to either the indoor heat exchanger or the outdoor heat exchanger;
An accumulator for filtering the liquid refrigerant flowing into the compressor from the four-way valve;
A first check valve installed in a second pipe connecting the four-way valve and the indoor heat exchanger;
A solenoid valve branched from the front end of the first check valve and installed in the first branch pipe connected to one end of the outer tube of the internal heat exchanger;
A second check valve and an injection valve installed in a fourth pipe connecting the first branch pipe provided with the solenoid valve and the third pipe connecting the four-way valve and the outdoor heat exchanger;
A second expansion valve installed in a fifth pipe connected to the other end of an outer tube of the indoor heat exchanger and the internal heat exchanger;
A third expansion valve branched from a fifth pipe in which the second expansion valve is installed and installed in a second branch pipe connected to the other end of the inner pipe of the internal heat exchanger; And
A third branch pipe branched from a fifth pipe in which the second expansion valve is installed and connected to a rear end of the first check valve;
Heat pump comprising a. 제 1 항에 있어서,
상기 내부열교환기는 상기 실외냉매유동관의 일부분에 상기 실외냉매유동관과 일체형으로 구현되는 것을 특징으로 하는 히트펌프. The method of claim 1,
And the internal heat exchanger is integrally formed with the outdoor refrigerant flow pipe in a portion of the outdoor refrigerant flow pipe. 냉난방이 가능한 히트펌프에 사용되는 실외 열교환기로서,
제1 냉매가 유동하는 내부관과 상기 제1 냉매보다 온도와 압력이 낮은 제2 냉매가 유동하는 외부관을 포함하는 내부열교환기;
상기 내부열교환기의 내부관과 연결되는 배관에 설치되는 팽창밸브; 및
상기 팽창밸브가 설치된 배관과 연결되며, 상기 배관으로부터 제1 냉매가 유입되는 경우 증발기로 작동하고 압축기로부터 고온 고압의 제3 냉매가 유입되는 경우 응축기로 작동하는 실외냉매유동관;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 실외 열교환기.As an outdoor heat exchanger used for heat pump capable of cooling and heating,
An internal heat exchanger including an inner tube through which a first refrigerant flows and an outer tube through which a second refrigerant having a lower temperature and pressure than the first refrigerant flows;
An expansion valve installed in a pipe connected to an inner tube of the internal heat exchanger; And
An outdoor refrigerant flow pipe connected to a pipe in which the expansion valve is installed, and acting as an evaporator when the first refrigerant flows from the pipe and acting as a condenser when the third refrigerant of high temperature and high pressure flows from the compressor;
Outdoor heat exchanger comprising a. 제 3 항에 있어서,
상기 내부열교환기는 상기 실외냉매유동관의 일부분에 상기 실외냉매유동관과 일체형으로 구현되는 것을 특징으로 하는 실외 열교환기.


The method of claim 3, wherein
The internal heat exchanger is an outdoor heat exchanger, characterized in that integrally implemented with the outdoor refrigerant flow pipe in a portion of the outdoor refrigerant flow pipe.


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